Wasserstoffkompression mit Metallhydriden

Projektumfang COSMHYC

Die Gaskompression ist ein zentraler Prozess für die Beförderung, Verteilung, Speicherung und Abgabe von Wasserstoff. Sie hat einen hohen Anteil an den Kosten und am Energieverbrauch in den meisten H2-Wertschöpfungsketten, von der Wasserstoffbeschaffung bis zur Endanwendung. Mittlerweile werden, abhängig von den Anwendungsfällen, den Durchsatzraten und dem Ein- und Ausgangsdruck, verschiedene Verdichtungstechnologien angewendet. 

Wasserstofftankstellen (engl. hydrogen refueling stations, HRS) sind eine besonders anspruchsvolle Anwendung für Kompressoren. Der Eingangsdruck liegt je nach Gasversorgungsanlage der Tankstelle häufig im Bereich des Luftdrucks bei bis zu 50 bar. Der Ausgangsdruck der Kompressoren muss beim Betanken eines Pkw bei 900 bis 1.000 bar liegen (nomineller Fahrzeugtankdruck bei 700 bar) oder bei rund 500 bar bei schweren Nutzfahrzeugen wie z. B. Bussen, Zügen oder Lkw (nomineller Fahrzeugtankdruck bei 350 bar). Das führt zu breiten Verdichtungsverhältnissen, die die H2-Tankstelle abdecken muss. In diesen Fällen werden meistens mehrere serielle Verdichterstufen eingesetzt. 

Business France

Die Industrie arbeitet kontinuierlich an der Optimierung der bestehenden Kompressortechnologien, um den Energiebrauch und Verschleiß, die Kosten und Umweltbelastung zu reduzieren und ihre Zuverlässigkeit und Funktionsdynamik zu verbessern. Es werden auch neuartige Verdichtungskonzepte entwickelt und getestet, z. B. ionische Verdichter, auf Blasenspeichern basierende Kompressoren, elektrochemische oder auf Metallhydriden basierende Kompressoren. 

Die Fuel Cell and Hydrogen Joint Undertaking (FCH JU) unterstützt seit 2017 die Entwicklung der metallhydridbasierten Verdichtung im Rahmen des Horizon-2020-Programms. In einem ersten Projekt namens COSMHYC (COmbined Solution of Metal HYdride and mechanical Compressors, dt. Kombinierte Lösung aus Metallhydrid- und mechanischen Verdichtern) wurde im Zeitraum von 2017 bis 2021 ein Prototyp eines Hybridkompressors, der die Metallhydrid- und Membranverdichtung kombiniert, für eine 700-bar-Betankung entwickelt und getestet. Aufgrund der positiven Ergebnisse dieses Projekts wurde 2019 (bis heute andauernd) bereits ein zweites Projekt namens COSMHYC XL für die 350-bar-Betankung von Bussen und LKW ins Leben gerufen. 2021 begann ein drittes Projekt, COSMHYC DEMO, das die Demonstration der Technologie an einer realen H2-Tankstelle in Frankreich unterstützen sollte. 

Innerhalb dieser Projektreihe soll bis zum Ende des Demoprojekts die Metallhydridverdichtungstechnologie von anfänglichen TRL 3 (Technology Readiness Level, dt. Technologiereifegrad) auf ein Ziel-TRL 7 erhöht werden. Darüber hinaus wird der Membranverdichter angepasst und für die Verwendung in dem Hybridkonzept optimiert. Das Projektkonsortium besteht aus den folgenden Partnern: EIFER (Projektkoordination und Entwicklung von Hydridverdichtern), Mahytec (Hydrid- und Reaktorentwicklung), NEL (Anpassung des mechanischen Boosterverdichters), Steinbeis 2i (Kommunikations- und Innovationsmanagement), LBST (technisch-wirtschaftliche Evaluierung). 

…Lesen Sie mehr in der aktuellen Ausgabe des HZwei

Autor: Jan Zerhusen – Ludwig-Bölkow Systemtechnik GmbH, Ottobrunn

HOC

1 Gedanke zu „Wasserstoffkompression mit Metallhydriden“

  1. Schade, dass man die Höhe der Subventionen nicht genannt hat, die seit 2017 in die drei Förderprojekte geflossen sind.
    So ist es schwierig einzuschätzen, ob die 2021 begonnene „Demonstration der Technologie an einer realen H2-Tankstelle in Frankreich“ das eingesetzte Steuergeld rechtfertigen.
    Oder ob es vor allem darum ging, einige wenige Empfänger mit Kapital zu versorgen und positive Schlagzeilen zu produzieren..

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