Innovative Prüftechnik für Wasserstofftanks

Die Dorninger Hytronics GmbH aus dem oberösterreichischen Unterweitersdorf hat ein patentiertes Prüfverfahren für Wasserstofftanks entwickelt, das bis zu 80 Prozent Energie, Tausende Tonnen CO2, Rohstoffe und damit Kosten spart. Aufgrund des innovativen Ansatzes und dank der professionellen Beratung durch Business Upper Austria erhielt das Unternehmen eine sechsstellige Fördersumme für die aufwendige und kostspielige Entwicklung. Wasserstoff gilt als alternativer Kraftstoff für die Mobilität der Zukunft. Um Wasserstoff für die Mobilität nutzen zu können, muss er im gasförmigen Zustand in speziellen Hochdrucktanks gespeichert werden. Die Hochdruckstanks sind aus Kohlefaser gefertigt und unterliegen strengen Prüfkriterien. Die EU-Regelung UN R134 schreibt vor, dass jeder 200ste produzierte Tank mit 22.000 Betankungszyklen geprüft werden muss. Der Energieaufwand dafür ist enorm, da der Tank unter Hochdruck gesetzt und wieder entlastet werden muss – und das eben 22.000 Mal.

Enorme Energieersparnis

„Setzt sich Wasserstoff als zusätzlicher alternativer Kraftstoff in der Mobilität durch, steigt auch der Bedarf an Wasserstofftanks. Man kann sich leicht vorstellen, wie Stromverbrauch und Energiekosten für das Testen der Tanks dann explodieren“, sagt Karl Fischereder, Geschäftsführer der Dorninger Hytronics GmbH. In Zusammenarbeit mit dem Linz Center of Mechatronics (LCM) hat er ein patentiertes Verfahren entwickelt, das rund 80 Prozent Energie und damit Tausende Tonnen CO2 spart, sowie den Material- und Rohstoffbedarf drastisch senkt. Damit sinken auch die Kosten des Prüfverfahrens enorm. Und so funktioniert es: Normalerweise werden die Hochdrucktanks im Konstantdruckverfahren geprüft. Für einen typischen Tank mit 350 Litern Fassungsvermögen sind bei 22.000 Zyklen rund 8.900 kWh Strom nötig. Dabei werden mehr als vier Tonnen CO2 ausgestoßen, die Kosten betragen, bei einem Strompreis von 20 Cent je kWh, 1.780 Euro. Dorninger Hytronics hat ein Verfahren mit rückspeisefähigen Servopumpen entwickelt, bei dem die Tanks zu 100 Prozent mit Wasser gefüllt werden. „Schon diese Methode benötigt um 50 Prozent weniger Energie“, erklärt Fischereder. „Zusätzlich ersetzen wir beim neuen patentierten Verfahren einen Teil des Wassers durch Festkörperkugeln. Das Füllmaterial besteht nur mehr zu 37 Prozent aus Wasser, das verdichtet werden muss. Der Energiebedarf sinkt dadurch erneut um 63 Prozent.“ Insgesamt spart die Methode rund 80 Prozent Energie im Vergleich zu bisher am Markt verfügbaren Testständen. Außerdem kann das Füllmaterial für die nächste Prüfung wiederverwendet werden.

Energie im Kreislauf

Das patentierte System ist sogar rückspeisefähig. Beim Beladen des zu prüfenden Tanks wird hydraulische Energie zugeführt. Der Antrieb der Servopumpe arbeitet dabei als Motor und bezieht dafür Strom aus dem Netz. „Wenn der Tank wieder entladen wird, kehrt sich die Drehrichtung des Antriebs um, er wird zum Generator. Dieser entnimmt die hydraulische Energie, wandelt sie in elektrische Energie um und führt sie ins Stromnetz zurück“, erläutert Fischereder. Das patentierte Dorninger Hytronics-Verfahren braucht so für 22.000 Prüfzyklen nur 1.780 kWh. Das entspricht 20 Prozent des Energieaufwands für die Prüfung im Konstantdruckverfahren, stößt nur 0,8 Tonnen CO2 aus und kostet nur 356 Euro. Der Antrieb benötigt weniger Stromleistung, dadurch sinken auch die Installations- und Betriebskosten. Auch der Energieaufwand für die Kühlung des hydraulischen Systems ist geringer, außerdem wird der Prüfvorgang sicherer. Durch das geringere Volumen des Prüfmediums sind die Auswirkungen auf den Prüfstand weniger gravierend, falls ein Tank bei der Prüfung versagt. Das erhöht die Arbeitssicherheit am Prüfstand, reduziert die baulichen Schutzeinrichtungen und ermöglicht den Bau eines serientauglichen, kompakten Prüfstands.