von Niels Hendrik Petersen | Feb. 21, 2025 | 2025, Europa, Hausenergie, News, Wasserstoffwirtschaft
Alles in einem Gerät vereint
Das Schweizer Start-up Infener will europaweit das Thema Wasserstoff forcieren. In dezentralen H2-Hubs soll Ökostrom, aber auch grüne Wärme gewonnen werden. Der Ecore One ist eine kompakte Containerlösung, die verschiedene Energietechnologien in einem Gerät vereint: Elektrolyseur, Brennstoffzelle und Batterie sowie Kompressor und eine Wärmepumpe mit einem eigenen Energiemanagementsystem. Im nächsten Jahr soll die H2-Produktion an einem Standort im Schwarzwald starten. Der Bedarf der regionalen Industrie ist jedoch heute schon weitaus größer.
„Die Komponenten – vom Elektrolyseur und der Brennstoffzelle über Batterien und Wärmepumpen bis hin zum H2-Druckgasspeicher – sind einzeln erhältlich“, so Tobias Gruber, Produktchef bei Infener. Die Innovation des jungen Unternehmens besteht darin, diese Technologien effizient zu einem Energiesystem zu kombinieren. Der Ecore One ist flexibel skalierbar und somit nicht nur auf Einfamilienhäuser beschränkt. Er kann auch größere Gebäude wie Hotels, Firmen oder ganze Quartiere autark und CO₂-neutral mit Wärme und Elektrizität versorgen – oder das System wird bei Bedarf netzdienlich betrieben. Der eingebaute PEM-Elektrolyseur deckt eine Leistung zwischen 10 und 30 kW ab.
Der Hauptsitz des Start-ups liegt in Stansstad südlich von Luzern. Die junge Firma ist ein Spin-off der W&P Engineering Group. „Wir hatten Wasserstoff schon 2018 als zentrales Zukunftsthema erkannt“, erklärt Gruber. Der Ecore One sei damals die erste Idee der beiden Gründer Joel Vogl und Felix Schmid gewesen. Das System soll eine unabhängige und wasserstoffbasierte Strom- und Wärmeversorgung von Gebäuden ermöglichen. „Wir haben aber schnell gemerkt, dass der Bedarf an Wasserstoff größer ist“, sagt Gruber.
Viele energieintensive Industrien wollten auf Wasserstoff umstellen, aber das Angebot sei aktuell einfach noch nicht da. „Darum haben wir damit begonnen, auch in die Umsetzung von Wasserstoff-Hubs und Großprojekten zu gehen“, beschreibt er den ganzheitlichen Ansatz. Ziel ist es, die Nachfrage energieintensiver Industrien und mittelständischer Unternehmen dezentral und unabhängig vom Kernnetz zu bedienen. Derzeit wächst das Start-up kontinuierlich und realisiert beispielsweise Projekte in Norwegen oder Portugal.
Investitionen von 45 Mio. Euro nötig
Der Hub im Schwarzwald ist bereits in einer sehr konkreten Planung: In Villingen-Schwenningen wird er auf einer Fläche von etwa 10.000 m² im Industriegebiet Salzgrube entstehen. Denn die Industrieregion wird voraussichtlich nicht vor dem Jahr 2040 an die überregionale H2-Pipeline angebunden sein. Deshalb soll die Elektrolyseleistung der Anlage bereits ab 2026 sukzessive von 5 MW auf 20 MW steigen – genug, um in der finalen Stufe jährlich rund 2.000 Tonnen grünen Wasserstoff zu produzieren. Die Investitionen werden sich voraussichtlich auf 45 Mio. Euro belaufen. Der Energiebedarf der regionalen Logistik-, Verkehrs- und Industriebranche ist heute schon größer.
Das Design des Hubs überzeugt durch eine natürliche Holzverkleidung. Es wurde vom Hamburger Architektur- und Design-Büro Hadi Teherani entworfen. Die Projektbetreuung vor Ort übernimmt das Architekturbüro Schleicher. Die steckerfertige Komplettlösung erhielt zudem im vergangenen Jahr den German Innovation Award. Die Jury überzeugte das an verschiedene Gebäude anpassbare Energiesystem, das schlüsselfertig in einer kompakten Lösung kommt – und dadurch „besonders komfortabel“ ist. Ein weiterer Vorteil bestehe darin, „dass für diese Lösung Versorgungsräume überflüssig werden, da die transportablen Container außerhalb vom Gebäude stehen”, so die Begründung.
Abb. 2: Wärmepumpe vorn und Solarwechselrichter an der Wand
Dabei geht es nicht nur um die effiziente Erzeugung von Strom und Wärme. So wird selbst die Abwärme aus dem Betrieb der Brennstoffzellen genutzt und mithilfe der Wärmepumpe weiter optimiert, so dass sie für Industrieprozesse oder in Wärmenetzen nutzbar ist. Der ebenfalls bei der Elektrolyse anfallende Sauerstoff wird vor allem für die Oxyfuel-Verbrennung eingesetzt. Auch das hilft, Industrieprozesse effektiver zu dekarbonisieren. Direkte Stromlieferverträge, sogenannte PPAs mit Betreibern von Wind- und Photovoltaikanlagen aus der Region, liefern den Ökostrom für den Betrieb des kleinen Ökokraftwerks Ecore. Auch potenzielle Abnehmer konnten schon gewonnen werden: Der Logistiker Noerpel plant den grünen Wasserstoff zur Betankung von H2-Truck- oder -Bus-Flotten einzusetzen, zudem unterstützt der Verkehrsverbund Move das Projekt.
Abb. 3: Tobias Gruber (links) mit den beiden Gründern Joel Vogl (CEO) und Felix Schmid
Neben dem 20-MW-Hub in Villingen-Schwenningen sind bereits weitere Projekte in Gengenbach und Neumünster in Planung. Diese befinden sich noch in einem frühen Entwicklungsstadium. Die Inbetriebnahme des 50-MW-Hubs in Neumünster ist beispielsweise für das Jahr 2026 oder 2027 geplant. Nur wenige Kilometer südlich von Offenburg in Baden-Württemberg liegt Gengenbach. Die Stadt will helfen, die Nutzung von grünem Wasserstoff zu etablieren, sagt der ehemalige Bürgermeister Thorsten Erny, der bis Ende 2024 im Amt war und das Vorhaben unterstützte.
2.000 Tonnen grüner Wasserstoff pro Jahr
Das Projekt auf dem Gewerbegebiet Kinzigpark I befindet sich aktuell in der Konzeptionsphase. Die Realisierung hängt noch von den Ergebnissen dieser Planungsphase sowie von einem unterschriebenen Abschluss des PPA für Ökostrom und den finalen Investitionsentscheidungen ab. Die kommunale Politik, die Stadtwerke und die regionale Wirtschaftsförderung unterstützen das Vorhaben bereits. Geplant ist auch hier die Produktion von jährlich rund 2.000 Tonnen H2.
Die Politik will den Aufbau der H2-Produktion mit ihren Zielen unterstützen: Die EU plant bis 2030 den Ausbau auf 40 GW Elektrolysekapazität, allein Deutschland strebt 10 GW an. Bis heute sind hierzulande jedoch nur 100 Megawatt installiert. Infener hat sich für die nächsten Jahre hehre Ziele gesetzt und will die europäische Wasserstoffwirtschaft aktiv mitgestalten. „Wir möchten in den nächsten Jahren mehr als 9 GW dazu beitragen“, sagt Tobias Gruber selbstbewusst.
von Carsten Beyer | Feb. 17, 2025 | 2025, Allgemein, Anzeige, Deutschland, Elektromobilität, Energiespeicherung, Entwicklung, News, Wasserstoffwirtschaft
H₂-Hubs als Schlüssel für eine nachhaltige und effiziente Wasserstoffmobilität
Die Verkehrswende ist ein zentraler Baustein der deutschen Klimaschutzstrategie. Wasserstoff gilt dabei als entscheidender Energieträger, vor allem im Schwerlastverkehr. Doch wie können Wasserstofftankstellen (Hydrogen Refueling Stations – HRS) effizient, nachhaltig und wirtschaftlich mit Wasserstoff versorgt werden? Eine gemeinsame Studie der Nationalen Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NOW GmbH) und der Deutschen Energie-Agentur (dena) untersucht vier Versorgungsoptionen über ein zukünftiges H₂-Pipelinenetz. H₂-Hubs als Verbindungselementen zwischen dem entstehenden H₂-Netz und den HRS kommt dabei eine besondere Bedeutung zu.
Der Wasserstoffbedarf im Straßengüterverkehr in Deutschland wird bis 2045 auf bis zu zwei Millionen Tonnen pro Jahr geschätzt. In diesem Szenario erfordert eine flächendeckende Versorgung die Errichtung von mehr als 2.000 H2-Tankstellen. Das geplante H₂-Kernnetz, das bis 2037 eine Gesamtlänge von 9.700 Kilometern erreichen soll, kann dabei eine zentrale Rolle spielen. Es besteht zu 60 Prozent aus umgenutzten Erdgasleitungen und soll Schritt für Schritt durch Verteilnetze ergänzt werden, um auch Regionen abseits der Haupttrassen zu erschließen. Das Netzwerk wird nicht nur Industrie und Kraftwerke, sondern auch andere Sektoren, wie z. B. den Mobilitätssektor, bedienen können, wodurch eine flexible und belastbare Wasserstoffinfrastruktur entsteht.
Die Rolle der H₂-Hubs
Ein zentrales Ergebnis der Studie: Eine ökonomisch attraktive und technisch machbare Versorgung der HRS über das H₂-Pipelinenetz ist möglich. Die techno-ökonomische Analyse der vier Versorgungsoptionen zeigt, dass ein H₂-Hub, der als zentrale Versorgungsstelle für eine Reihe von weiteren HRS fungiert und an das H₂-Kernnetz angeschlossen wird, die attraktivste Option darstellt.
HRS-Versorgung per Trailer von einem H₂-Hub, der an das H₂-Kernnetz angeschlossen ist. Dies ist die in der Studie präferierte Anbindungsoption an das H₂-Pipeline-Netz.
Die H₂-Hubs fungieren dabei als Bindeglieder zwischen dem H₂-Kernnetz und den regionalen Tankstellen und sind über eine Stichleitung direkt verbunden. Sie übernehmen zentrale Prozesse wie die Aufreinigung, Komprimierung und Speicherung des Wasserstoffs. Dadurch werden Skaleneffekte erzielt, die nicht nur Kosten reduzieren, sondern auch die technischen Anforderungen an den Betrieb der Tankstellen reduzieren. Der Wasserstoff wird anschließend per Trailer in unterschiedlichen Druckstufen an die umliegenden Tankstellen verteilt – die Studie unterstellt einen Radius von 50 Kilometern. Je nach Auslastung ist auch die Belieferung von Kunden denkbar, die nicht aus dem Mobilitätssektor kommen, aber ähnliche Anforderungen an die Wasserstoff-Qualität stellen.
H₂-Hubs bieten zudem Flexibilität bei der Einbindung unterschiedlicher Wasserstoffquellen. So können sie über Pipelines aus dem Kernnetz (Gegenstand der Studie), durch lokale Elektrolyse oder mittels anderer Transportmittel wie Zügen und Schiffen versorgt werden (dies wurde in der Studie nicht untersucht). Das macht sie zu einem Schlüsselbaustein für die effiziente und nachhaltige Wasserstoffmobilität in Deutschland.
Spezifische Transport- und Aufbereitungskosten für H₂-Versorgung per Trailer von einem H₂-Hub mit Anschluss an das H₂-Kernnetz: Kostenbestandteile in zwei unterschiedlichen Szenarien der präferierten Anbindungsoption für 2030.
Technische und regulatorische Herausforderungen
Die Sicherstellung der Wasserstoffqualität für den Einsatz in Brennstoffzellenfahrzeugen ist eine der entscheidenden Herausforderungen, vor denen die H₂-Hubs stehen. Der aus der Pipeline bezogene Wasserstoff muss entsprechend den Reinheitsanforderungen der DIN EN 17124 aufbereitet werden, was zusätzliche Investitionen in innovative Technologien erfordert. Ebenso wichtig ist die zeitnahe Festlegung von Netzentgelten und Netzanschlussgebühren, um Planungssicherheit für Investoren zu schaffen.
Transportdistanzen stellen einen wesentlichen Kostentreiber dar. Die Positionierung der H₂-Hubs in der Nähe von Regionen mit hohem Wasserstoffbedarf und hoher Tankstellendichte ist daher entscheidend. Gleichzeitig müssen regulatorische Rahmenbedingungen geschaffen werden, die eine reibungslose Integration der H₂-Hubs in die bestehende Infrastruktur ermöglichen.
Handlungsempfehlungen für den Aufbau
Die Studie formuliert neun konkrete Handlungsempfehlungen, um eine effiziente Versorgung von Wasserstofftankstellen über ein H₂-Pipelinenetz zu schaffen:
- Integration der Planungen: H₂-Netze und Tankstelleninfrastruktur müssen in der Entwicklung eng verzahnt werden, um Synergien zu nutzen.
- Bedarfserfassung: Der Aufbau einer zentralen Plattform zur Erfassung des Wasserstoffbedarfs erleichtert die Planung und Identifikation geeigneter H₂-Hub-Standorte.
- Standortkriterien: Die Entwicklung transparenter Kriterien für die Standortwahl von H₂-Hubs fördert eine zielgerichtete Planung.
- Ermittlung von möglichen H₂-Hub-Betreibermodellen, in die auch lokale Akteure aktiv eingebunden werden sollten, um regionale Wertschöpfungsketten zu stärken.
- Pilotierung: Ein erster H₂-Hub sollte bis 2030 pilotiert werden, um praktische Erfahrungen zu sammeln und Optimierungspotenziale zu identifizieren.
- Weitere Untersuchung des Schlüsselaspekts „Wasserstoffqualität“: Wie und zu welchen Kosten kann die Aufreinigung des aus der Pipeline entnommenen Wasserstoffs gewährleistet werden (bei schwankender Qualität / unterschiedlichen Verunreinigungen)?
- Technologieentwicklung: Weiterentwicklungen in der Wasserstoffaufbereitung und -verdichtung sind essenziell, um Skaleneffekte zu erzielen.
- Netzentgelte: Frühzeitige Festlegungen von Netzentgelten und Anschlussgebühren schaffen Investitionssicherheit.
- Ganzheitliche Analysen: Die Untersuchung der Auswirkungen der Pipeline-Versorgung über das H2-Netz sollte auch auf andere Bereiche (ökologisch, sozial etc.) ausgeweitet werden.
Fazit
Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass Wasserstofftankstellen in Zukunft effizient, nachhaltig und wirtschaftlich über ein H₂-Pipelinenetz mit Wasserstoff versorgt werden können. H₂-Hubs kommt dabei eine zentrale Rolle zu. Mit der Umsetzung der vorgeschlagenen Handlungsempfehlungen könnten sie zu einem Schlüsselbaustein einer nachhaltigen Wasserstoffinfrastruktur werden.
Langfristig ist das Ziel, eine flächendeckende Wasserstoffversorgung zu gewährleisten, die nicht nur den Verkehrssektor, sondern alle Anwendungen integriert. Dies erfordert eine enge Zusammenarbeit zwischen Politik, Wirtschaft und Wissenschaft, um die technische Machbarkeit und Wirtschaftlichkeit solch einer nachhaltigen Wasserstoffinfrastruktur zu gewährleisten. H₂-Hubs bieten hierbei eine flexible und skalierbare Lösung, die es erlaubt, die Infrastruktur schrittweise an den steigenden Bedarf anzupassen.
Literatur:
NOW GmbH & dena: „Versorgung der H₂-Tankstelleninfrastruktur in Deutschland über ein H₂-Pipeline-Netz“, 2024.
von Sven Geitmann | Feb. 17, 2025 | 2025, Deutschland, Entwicklung, Markt, Meldungen, News, Wasserstoffwirtschaft
Systemlösungen für Wasserstoffversorgung und Wasserabscheidung
Brennstoffzellensysteme kommen im Vergleich zu anderen Energiewandlern, wie beispielsweise Verbrennungsmotoren, zwar mit sehr viel weniger Komponenten aus, aber auch sie benötigen Pumpen, Ventile sowie die dazugehörige Sensorik. So muss unter anderem eine exakte Wasserstoffdosierung, eine sichere Wasserstoffabsperrung sowie eine genaue Wasserabscheidung im Anodenkreislauf der Brennstoffzelle gewährleistet sein.
Der grundlegende Aufbau einer PEM-Brennstoffzelle ist relativ einfach (s. Abb. 3). Sie besteht aus zwei Elektroden, die durch eine Membran getrennt sind. Auf der Anodenseite wird der Energieträger Wasserstoff als Brennstoff und auf der Kathodenseite Sauerstoff aus der Luft als Oxidator zugeführt. Die Membran selbst ist beidseitig mit Katalysatormaterial beschichtet. Dieses sorgt auf der Anodenseite dafür, dass vom Wasserstoffmolekül Elektronen abgespalten werden. Die Membran ist für die dabei entstehenden Protonen durchlässig, so dass sie hindurchdiffundieren und auf die Kathodenseite gelangen können, um dort mit dem Sauerstoff aus der Luft zu Wasser reagieren zu können.
Die auf der Anodenseite abgespaltenen Elektronen wandern über einen geschlossenen elektrischen Stromkreis zur Kathode. Genutzt werden dabei die elektrische sowie die thermische Energie. In einem Fahrzeug lässt sich diese elektrische Energie dann zum Beispiel zum Laden einer Batterie oder direkt für den elektrischen Antrieb verwenden. Im stationären Bereich, etwa zur energieautarken Versorgung eines Hauses oder Gebäudekomplexes mit Strom und Wärme, sorgt die Brennstoffzelle für emissionsfreies Wohnen mit erneuerbaren Energien. Bei der Anwendung zur Absicherung von kritischen Infrastrukturen wie in Stellwerken oder Rechenzentren ermöglichen Wasserstoff-Brennstoffzellen, die statt Dieselaggregaten zum Einsatz kommen, die Verwendung CO2-neutraler Energie.
Wasserstoff sicher dosieren
Damit PEM-Brennstoffzellen wie der HyStack® 400 der Proton Motor Fuel Cell GmbH (s. Abb. 2) problemlos betrieben werden können, sind unter anderem Komponenten für die Wasserstoffversorgung und Wasserabscheidung erforderlich, die den fluidischen Anforderungen des Herstellers entsprechen und definierte Schnittstellen zum Brennstoffzellen-Stack-Modul aufweisen. Robert Baustädter (s. Abb. 1), Entwicklungsingenieur im Bereich Fuel Cell Engineering bei der Proton Motor, erklärte: „Solche Systeme sind für die Funktion der Brennstoffzelle essenziell, weil sie am Anodeneingang die Zufuhr von Wasserstoff regeln und außerdem für die Sicherheitsabschaltung verantwortlich sind. Am Anodenausgang müssen sie die Gasspülung und Wasserabscheidung sicherstellen.“ Erst dann können mehrere dieser Stacks (21,3 bis 49,7 kW) zusammengeschaltet werden und im HyShelter® als schlüsselfertige Containerlösung an Kunden verkauft werden.
Abb. 2: Das HyStack®-400-Modul von Proton Motor
Das bayerische Unternehmen entwickelte dafür gemeinsam mit Bürkert Fluid Control Systems, einem Experten für Fluidik-Lösungen, spezielle Komponenten, deren Materialien auf die speziellen Anforderungen dieser Einsatzbereiche abgestimmt sind und die Basis für unterschiedlichste Systemlösungen bilden. So wurden unter anderem sowohl für die Anodenversorgung als auch für die Wasserabscheidung kompakte Blöcke entwickelt, die mit Fluidik-Verschraubungen direkt an den Stacks angebracht werden und wenig Einbauplatz benötigen (s. Abb. 1). „Die Medienadapterplatten, die wir von einem Partner im 3D-Druck fertigen lassen, sind dabei mehr als eine mechanische Schnittstelle. Sie sind ein multifunktionales Bauteil, das ebenfalls Druck und Temperatur der einzelnen Strecken überwacht und im Zusammenspiel mit dem übergeordneten System für die richtige Temperierung sorgt“, berichtete Robert Baustädter. Die Brennstoffzellen sind so selbst bei Minusgraden schnell betriebsbereit.
Regelventile im Anodenblock
Im Anodenblock übernimmt ein servogesteuertes Kolbenventil die Sicherheitsabsperrung bei der Wasserstoffversorgung. Ein integrierter Drucksensor überprüft dabei den Solldruck. Als redundante Sicherheitskomponente wurde zusätzlich ein Druckschalter verbaut. Zur Erhöhung der Druck- und Leckagesicherheit sind Stopfen und Kernführungsrohr miteinander verschweißt. Formgebung und Oberflächenqualität des Gehäuses ermöglichen maximale Durchflusswerte. Die Spulen werden mit chemisch hochbeständigem Epoxid umpresst.
Ein zweites Ventil – ein direktwirkendes Proportionalventil – übernimmt die Druckregelung für den Wasserstoff. Es ist mit seiner integrierten Absperrfunktion ebenfalls dichtschließend. Für den Einsatz in Brennstoffzellensystemen stehen zudem passende Einsteck(Cartridge)- und Flanschgehäuse sowie Magnetspulen mit Automotive-Stecker der Schutzart IP6K9K zur Verfügung.
Wasser und Wasserstoff abscheiden
In Brennstoffzellensystemen wird der in die Anode eingeleitete Wasserstoff nie ganz verbraucht. Durch den sogenannten Rezirkulationskreislauf wird der ungenutzte Wasserstoff nicht verschwendet, sondern erneut dem Stack zugeführt. Am Anodenausgang sorgt der Wasserabscheider mit zwei integrierten Ventilen zum einen dafür, den Spülvorgang des BZ-Systems zu ermöglichen, und zum anderen für die Abscheidung des bei der chemischen Reaktion im Stack entstandenen Wassers.
Bei den beiden direktwirkenden Hubankerventilen sind zur Erhöhung der Druck- und Leckagesicherheit Stopfen und Kernführungsrohr miteinander verschweißt. Die Dichtwerkstoffe sind an die Anwendung angepasst, denn die Ventile müssen nicht nur präzise und zuverlässig arbeiten, sondern auch auf den speziellen Einsatzbereich abgestimmt sein. Bei Wasserstoff beispielsweise dürfen die eingesetzten Werkstoffe nicht verspröden und beim Einsatz mit deionisiertem Wasser nicht korrodieren.
Robert Baustädter resümierte: „Beim HyStack 200 mit Leistungen von 4 bis 11 kW, der gerade entwickelt wird, sollen im Prinzip die gleichen Fluidiksysteme eingesetzt werden, nur mit kleineren Ventilnennweiten.“
Geschäftsbetrieb von Proton Motor wurde heruntergefahren
Zum Redaktionsschluss war fraglich, wie es mit dem Puchheimer Unternehmen weitergeht. Wegen Finanzierungsproblemen wurden Ende 2024 Mitarbeitende entlassen und neue Investoren gesucht (s. HZwei-Heft Okt. 2024).
Abb. 3: Prinzipieller Aufbau einer Brennstoffzelle, Quelle: Bürkert Fluid Control Systems
Autoren: Sven Geitmann
Dominik Fröhlich, Jan Beranek, beide Bürkert Fluid Control Systems, Ingelfingen
von Romana Mocnik | Jan. 29, 2025 | 2025, Elektromobilität, Entwicklung, Europa, Markt, Meldungen, News, Wasserstoffwirtschaft
Formula Student setzt auf H2
Im Sommer 2025 sollen die ersten Wasserstofffahrzeuge am Red Bull Ring im österreichischen Spielberg (Steiermark) gegen Fahrzeuge mit konventionellem Antrieb antreten. Damit dort sowohl Brennstoffzellen als auch Verbrennungsmotoren eingesetzt werden dürfen, hat Formula Student Austria in Zusammenarbeit mit anderen Rennveranstaltern entsprechende H2-Regularien veröffentlicht, die es studentischen Teams ermöglichen, zukünftig Rennwagen, die mit Wasserstoff angetrieben werden, zu konstruieren, zu bauen und Rennen fahren zu lassen.
Die Formula Student Austria (FSA) ist das österreichische Event der studentischen Rennserie Formula Student und findet seit 2009 jedes Jahr statt. Diese Rennserie ermöglicht es jungen, engagierten Studierenden von Universitäten und Fachhochschulen aus aller Welt, ihr Wissen, ihre Konstruktions- und Entwicklungsfähigkeiten sowie auch ihre organisatorischen und kaufmännischen Talente in mehreren unterschiedlichen Disziplinen unter Beweis zu stellen.
Formula Student Austria findet jährlich am Red Bull Ring in Spielberg statt. 2025 nehmen 58 internationale Teams aus knapp 20 unterschiedlichen Nationen und damit mehr als 1.600 Studierende teil. Unterschiedliche Disziplinen fordern die Studierenden auf mehreren Ebenen heraus. Neben der obligatorischen technischen Abnahme geht es in fünf dynamischen Disziplinen um Schnelligkeit und Zuverlässigkeit der selbst konstruierten und gefertigten Rennboliden. Die drei statischen Disziplinen umfassen das Engineering Design und damit die Bewertung der Konstruktion des jeweiligen Fahrzeugs durch internationale Juroren. Außerdem geht es um die Bewertung des erstellten Business-Plans und der Vermarktungsstrategie, genauso wie um die Kostenaufstellung.
Technologieoffenheit für die Zukunft
Nachdem die Formula Student traditionell in zwei Klassen, eine mit Verbrennungsmotor (CV – combustion vehicle) und eine mit Elektromotor (EV – electric vehicle), aufgeteilt ist, gibt Formula Student Austria den Studierenden nun auch die Möglichkeit, Wasserstofffahrzeuge zu entwickeln und zu bauen. Dem Veranstalter geht es dabei um Technologieoffenheit. Um die Teilnahme von Fahrzeugen mit H2-Antrieb beim Event 2025 zu ermöglichen, hat Formula Student Austria schon vor knapp drei Jahren begonnen, sich mit dem Thema zu beschäftigen.
Maximilian Jauk, Head of Design bei Formula Student Austria, berichtet: „Unsere Motivation liegt darin, dass wir den zukünftigen Ingenieuren die Chance bieten möchten, sich außerhalb des Studiums mit dem Thema Wasserstoff zu beschäftigen. Dieses Thema wird für Arbeitgeber aus verschiedenen Branchen immer wichtiger. Uns ist bewusst, dass sich Alumni von Formula-Student-Teams nicht ausschließlich in der Automobilbranche bewerben, sondern auch das Know-how zu Wasserstoff für Arbeitgeber aus den Bereichen Nutzfahrzeuge, Energieinfrastruktur und Wasserstofferzeugung interessant ist.“
Hydrogen Concept Challenge
Seit 2023 gibt es in Kooperation mit zwei weiteren Formula-Student-Events, FS Alpe Adria (Kroatien) und FS East (Ungarn), eine Hydrogen Concept Challenge. Bei der Hydrogen Concept Challenge handelt es sich um einen Ideenwettbewerb, in dem Studierende ihre Konzepte für Formula-Student-Fahrzeuge mit einer Brennstoffzelle oder Verbrennungsmotor Experten aus der Industrie sowie Judges von FSA vorstellen. Dabei werden die Teams erstmals mit dem Thema Wasserstoff in Berührung gebracht und machen sich Gedanken über zukünftige Konzepte. Im Rahmen von Formula Student Austria nahmen bereits 2023 Teams aus Wien, Deggendorf und Stuttgart daran teil.
Alles in jugendlicher Hand
2024 konnte man zusätzlich die Formula-Student-Events in Portugal und Frankreich sowie Formula Future in Deutschland für das Thema Wasserstoff gewinnen. Gemeinsam mit den genannten Events wurde nun die Hydrogen Concept Challenge überarbeitet, um noch mehr Bezug zur tatsächlichen Konstruktion von Wasserstofffahrzeugen zu schaffen. So sollten sich die Teams über die Anordnung der Komponenten Gedanken machen, um Bauraum für die zusätzlich notwendigen Komponenten wie Tank oder Brennstoffzelle zu definieren.
Des Weiteren wurde eine Analyse gefordert, um die Auswirkungen des neuen Antriebsstrangs und des zusätzlichen Gewichts durch die schweren Hochdrucktanks auf die Rundenzeiten im Vergleich zu herkömmlichen Formula-Student-Fahrzeugen zu untersuchen. Außerdem sollten das Tanksystem und die Kühlung analysiert und eine Dimensionierung von Tank, Akku und Brennstoffzelle vorgenommen werden. Letztendlich sollten auch noch die Kosten berücksichtigt werden.
Dieses Jahr stellte das Team der FH Campus Wien ihr Konzept für die Umrüstung eines konventionellen Verbrennungsmotors auf den Betrieb mit Wasserstoff sowie für die Integration der H2-Komponenten in ein Formula-Student-Fahrzeug vor. Teams der Universität Wien sowie der Universität Karlsruhe zeigten Konzepte mit Brennstoffzellen. Auf anderen Events präsentierten sich deutsche, schweizerische und niederländische Teams.
Unterstützung aus der Wirtschaft
Als erster Partner zum Thema Wasserstoff konnte die INNIO Group gewonnen werden, ein global agierendes Unternehmen mit Hauptsitz in Tirol, ohne deren Unterstützung die Hydrogen Concept Challenge bei FSA nicht möglich wäre. Die INNIO Group als ein führender Anbieter von Energielösungen und damit verbundenen Services sowie Pionier in grünen Technologien unterstützt seine Kundinnen und Kunden dabei, sich in Richtung Net Zero zu bewegen. Das Unternehmen bringt mehr als 50 Jahre Erfahrung in der Umwandlung von erneuerbaren Energieträgern mit und bietet bereits heute Motoren mit einer „Ready for H2“-Option an.
Vorgaben für 2025
Nach erfolgreichen zwei Jahren mit der Hydrogen Concept Challenge konnte im Juli 2024 die erste Version der Hydrogen Rules für 2025 veröffentlicht werden. Mithilfe von Feedback aus Industrie, von H2-Experten und interessierten Teams definiert das Regelwerk, welche Randbedingungen von den Teams eingehalten werden müssen, um Sicherheit und Fairness zu gewährleisten.
Die Fahrzeuge dürfen maximal 2 kg Wasserstoff an Bord haben. Der Wasserstoff wird bei einem Druck von bis zu 350 bar in nach den Normen zertifizierten Tanks gespeichert. Um die Sicherheit zu gewährleisten, müssen Sensoren implementiert werden, die im Fall einer Störung das Fahrzeug und insbesondere die Wasserstoffzufuhr abschalten.
„Aktuell gibt es Überlegungen, ob wir in Zusammenarbeit mit einem Unternehmen Standardtanks anbieten können, um für die Teams die Kosten zu senken, die Beschaffung zu erleichtern, die Sicherheit zu erhöhen und uns weitere Optionen bei der Betankung zu ermöglichen. So wäre eventuell ein Tauschsystem denkbar, wie man es vereinfacht gesagt vom Gasgrill kennt. Laut Regelwerk sollen die Tanks innerhalb von 15 Minuten ausbaubar sein, damit eine Betankung außerhalb des Fahrzeugs möglich ist und die Teams an den Fahrzeugen mit ausgebautem Tank arbeiten können. Dadurch stellen wir sicher, dass sich keine signifikanten Wasserstoffmengen im Auto befinden, wenn sich dieses in Gebäuden, wie zum Beispiel der Boxengasse des Red Bull Rings oder der Werkstatt an der Hochschule, befindet“, sagt Paul Mayr-Harting, Gründer des Ingenieurbüros HoKiTech und bei Formula Student Austria Hauptverantwortlicher für die technische Abnahme der Rennwagen.
Um den Umstieg auf Wasserstoff zu erleichtern, dürfen die Formula-Student-Teams bestehende Verbrenner- oder Elektrofahrzeuge umrüsten. Der Fokus soll auf der Inbetriebnahme und der Implementierung eines wasserstoffbasierten Antriebsstrangs liegen. Das bedeutet, dass weder ein neues Monocoque noch ein neuer Rahmen gefertigt werden muss. Ebenso können das bestehende Fahrwerk und das Flügelpaket weiterhin genutzt werden.
Um den Gewichtsnachteil der Brennstoffzellenfahrzeuge im Vergleich zu herkömmlichen E-Fahrzeugen in der Formula Student auszugleichen, dürfen die Teams mit 100 kW anstatt 85 kW Systemleistung fahren. Bei der Auswahl und Dimensionierung der Brennstoffzelle sowie der Auslegung des Akkus haben die Teams freie Hand, wobei beim 22 Kilometer langen Ausdauerrennen mindestens die Hälfte der Energie von der Brennstoffzelle bereitgestellt werden muss.
Die wasserstoffbetriebenen Verbrennerfahrzeuge können mit Viertaktmotoren mit bis zu 1,6 Liter Hubraum ausgestattet werden. Dabei werden die meisten Teams voraussichtlich auf Motorradmotoren zurückgreifen und diese auf den Betrieb mit Wasserstoff umrüsten. Die angesaugte Luftmenge sowie die eingeblasene Menge an Wasserstoff sind nicht reglementiert. „Für bisherige Verbrenner-Teams wird es immer schwieriger, Partnerfirmen zu gewinnen. Durch den Umstieg von fossilen Brennstoffen auf Wasserstoff eröffnen wir den Teams auch neue Möglichkeiten, langjährige Sponsoren zu finden. Zusätzlich beschäftigen sie sich mit alternativen Antrieben und der Reduzierung des CO2-Fußabdrucks für eine grüne Zukunft“, erklärt Christoph Hirt, Eventmanager von Formula Student Austria.
Kooperationen und Vernetzung
Die Formula Student ist für viele Studierende ein wichtiger Teil ihres Studiums. Die gelernte Theorie wird in die Praxis umgesetzt, gleichzeitig sind die Zusammenarbeit in einem Team und Selbstorganisation gefragt. Auf den Bewerben können internationale Kontakte mit Gleichgesinnten und potenziellen Arbeitgebern geknüpft werden. Bei der Formula Student Austria sorgen ehrenamtliche Alumni von studentischen Rennteams für die professionelle Organisation und Durchführung. Wenn auch Sie und Ihr Unternehmen ein Teil von Formula Student Austria werden möchten, freuen wir uns, mit Ihnen ins Gespräch zu kommen. Unsere Kontaktdaten finden Sie in der Box.
Die nächste Gelegenheit zur Mitwirkung an der Formula Student Austria ist vom 20. bis 24. Juli 2025 am Red Bull Ring in Spielberg, Österreich.
von Sven Geitmann | Jan. 6, 2025 | 2025, Deutschland, Entwicklung, Markt, Meldungen
Nordrhein-Westfalen baut seine Kapazitäten im H2-Forschungssektor weiter aus. Im September 2024 nahm das vergrößerte HyTechLab4NRW in Duisburg seinen Betrieb auf. Am Standort des Zentrums für Brennstoffzellen Technik stehen seitdem mit einer noch leistungsstärkeren Infrastruktur noch bessere Rahmenbedingungen für die Erforschung von Brennstoffzellen und Elektrolyseuren bereit.
Im Rahmen umfangreicher Umbaumaßnahmen wurde das im Jahr 2019 eröffnete HyTechLab4NRW auf den neuesten Stand der Technik gebracht und insbesondere bei der Medienversorgung besser ausgestattet, so dass jetzt auch größere Anlagen getestet werden können. ZBT-Betriebsleiter Bernd Oberschachtsiek zeigte sich sichtlich erleichtert: „Unser Provisorium war der hässlichste Container der Welt. Jetzt haben wir endlich ein voll ausgestattetes Labor, das nicht nur technisch auf dem neuesten Stand ist, sondern auch optisch überzeugt.“
ZBT-Geschäftsführer Dr. Peter Beckhaus erläuterte: „Heute reden wir über Brennstoffzellenantriebe für Schiffe, Flugzeuge und Lkw, mit Leistungen von 300 kW bis in den Megawattbereich. Um diese Anwendungen weiter zu erforschen, haben wir nun die passende Infrastruktur geschaffen.“ Silke Krebs, Staatssekretärin im NRW-Wirtschaftsministerium, erklärte: „Wasserstoff ist ein Wachstumsmarkt und gerade für NRW als Industriestandort von zentraler Bedeutung. Wir brauchen neue Technologien und Forschung, um diese Zukunft zu gestalten.“ Prof. Astrid Westendorf, Prorektorin für Forschung an der Universität Duisburg-Essen, ergänzte: „Dies ist ein echter Gewinn für unsere Forschungsinfrastruktur.“
Gelegenheit zur Besichtigung ist am 4. und 5. Februar bei den ersten ZBT-Wasserstofftagen.
