Innovative Kompressoren machen Wasserstoff zu einem zukunftsträchtigen Brennstoff
Ein Viertel aller Treibhausgasemissionen werden durch den Verkehr erzeugt, der die Luftverschmutzung auf ein schädliches Niveau erhöhen kann. Darum muss der Verkehrssektor neue Wege zu einer saubereren Mobilität finden. Eine mögliche Lösung ist Wasserstoff, ein CO2-freier Brennstoff, der gasförmig in Fahrzeugen gespeichert und in einer Brennstoffzelle im Fahrzeug in Strom umgewandelt werden kann. Die einzigen Nebenprodukte sind Wasser und Wärme – nur Wasserdampf wird in die Atmosphäre freigegeben. „Bei dieser Technologie kommen die Vorteile der elektrischen Mobilität – wie Lautlosigkeit und Emissionsfreiheit – mit den Vorteilen eines chemischen Brennstoffs zusammen“, erläutert David Colomar, Projektkoordinator von COSMHYC (COmbined hybrid Solution of Multiple HYdrogen Compressors for decentralised energy storage and refuelling stations) und Ingenieur am Europäischen Institut für Energieforschung (EIfER). „Das Auftanken geht beispielsweise schnell und es kann eine große Menge Energie gespeichert werden. Daher ist die Technologie für Fahrzeuge geeignet, die ständig in Gebrauch sind, wie Taxis und Linienbusse, sowie für Fahrzeuge, die weite Strecken zurücklegen, wie Reisebusse und Lastwagen.“ Für die Kommerzialisierung stellt es jedoch ein Hindernis dar, dass es keine weit verbreitete, günstige und zuverlässige Infrastruktur zum Betanken gibt. „Es ist klar, dass mehr Arbeit in die Stärkung der Wertschöpfungskette von Wasserstoff gesteckt werden muss, von der Wasserstofferzeugung bis hin zur Betankung der Fahrzeuge“, so Colomar. „Aus diesem Grund wurde das Projekt COSMHYC ins Leben gerufen.“
Zuverlässigkeit an der Zapfsäule
Das Projekt COSMHYC konzentriert sich auf ein spezifisches Glied der Wasserstoffwertschöpfungskette: die Wasserstofftankstelle. „Hier muss der Wasserstoff auf ein sehr hohes Druckniveau (450 bis 950 bar) komprimiert werden“, erklärt Colomar. „Der Kompressor ist der Hauptbestandteil einer Wasserstofftankstelle, er ist am teuersten und am schwierigsten zu bedienen.“ Das Projekt startete die Entwicklung innovativer neuer Kompressoren, die zuverlässiger und effizienter einen kostengünstigeren Brennstoff erzeugen konnten. Das COSMHYC-Konzept funktioniert wie folgt: Der Wasserstoff wird von der Quelle zu einem Metallhybridkompressor transportiert und dort gespeichert. Der Brennstoff wird dann im mechanischen Kompressor auf das Druckniveau komprimiert, das die Betankungssysteme erfordern. „Durch diese intelligente Verknüpfung zweier Technologien erzielten wir eine sehr effiziente Lösung, mit der wir Brennstoff zu einem günstigeren Preis liefern können“, fügt Colomar an. Das Projektteam ist zuversichtlich, dass die Brennstoffkosten an der Zapfsäule um 20 % gesenkt werden können. Es hat den Entwurf seines Kompressorprototyps abgeschlossen und validiert. Nun befindet dieser sich in der Konstruktionsphase. Eine Analyse des Prototyps in kleinerem Maßstab wird es dem Projektteam ermöglichen, die technische und wirtschaftliche Wertschöpfung des Konzepts genau zu bewerten.
Ein Impuls für die europäische Industrie
Das Projekt COSMHYC, das noch bis September 2020 läuft, hat schon einige wichtige Fortschritte erzielt. „Wir konnten neue Werkstoffe ermitteln, durch die wir Seltenerdmineralien aus unserer Technologie ausschließen können“, erklärt Colomar. „Das ist von höchster Bedeutung, da die europäische Industrie somit nicht länger auf Importe von Seltenerdmineralien und unzuverlässige Lieferketten angewiesen ist. Dies bringt uns einen wichtigen wirtschaftlichen und geostrategischen Vorteil.“ Außerdem ist das COSMHYC-Projekt skalierbar. Letztes Jahr wurde ein EU-finanziertes Schwesterprojekt mit dem Namen COSMHYC XL gestartet. Es wird Wasserstoffkompressoren für große Fahrzeuge wie Busse und Züge bauen und läuft planmäßig noch bis Ende 2021. Abschließend merkt Colomar an, dass das Projekt bei der wachsenden gesellschaftlichen Akzeptanz von Wasserstoff eine wichtige Rolle spielen könne, indem es Lösungen für einige Schlüsselprobleme wie Zuverlässigkeit und Lärmstörungen biete. „All das wird zur Beschleunigung der Energiewende im Verkehrssektor beitragen“, meint er. „Durch die Entwicklung technischer Lösungen aus Europa können wir außerdem zur Entwicklung neuer industrieller Ökosysteme und neuer umweltverträglicher Arbeitsplätze für zukünftige Generationen beitragen.“
Schlüsselbegriffe
COSMHYC, Wasserstoff, Kompression, Energie, Wende, Ökosysteme, Fahrzeuge, Busse, Reisebusse, Lastwagen
