Schadensdetektion in Hochdrucktanks aus Verbundwerkstoffen
Die bisher vorgeschlagenen Methoden zur Prüfung von Verbundtanks sind extrem arbeitsintensiv und erfordern den Einsatz kostenintensiver Ausrüstung zur Durchführung von Drucktests und Prüfungen im ausgebauten Zustand. Durch einen neuen Lösungsansatz allerdings, der während eines EU-Projekts erarbeitet wurde, kann die Intaktheit eines Tanks schnell und einfach während seines Wiederauffüllens überprüft werden. Im Rahmen des ZEM-Projekts fand die Entwicklung eines Überwachungssystems für Hochdrucktanks aus Verbundwerkstoffen statt, das auf Glasfasersensoren basiert. Sensoren, die in das Verbundmaterial eingebettet sind, können auf einfache Weise eine detaillierte Bewertung der Intaktheit des Tanks liefern. Mit dem Überwachungssystem ist es möglich, zu einem frühen Zeitpunkt Fehler oder kritische Betriebszustände zu detektieren. Die Forschungsgemeinschaft entwickelte und erprobte erfolgreich Algorithmen zur Detektion von Schäden, durch welche der Berstdruck des Tanks unter einen kritischen Schwellenwert sinken könnte. Die Wissenschaftler konnten prognostizieren, dass Schäden am Tank zu einer erhöhten Flexibilität und einer größeren Gesamtverformung führen. Eine weitere wichtige Eigenschaft, die eine Überwachung erforderte, war die Symmetrie des Dehnungsfeldes des Tanks. Es wird angenommen, dass sich dieses Feld im Falle eines Schadens verändert. Untersuchungen zeigten, dass mit dem Sensoraufbau die Detektion jeglicher Kerb- oder Aufprallschäden am Verbundtank möglich ist, durch die der Berstdruck herabgesetzt werden könnte. Die Defekte konnten entdeckt werden, bevor der Berstdruck erreicht wurde, wodurch eine schnelle Reaktion auf sämtliche Schäden, die die Intaktheit des Tanks gefährden, möglich ist. Die Entwicklung von Glasfasersensoren im Rahmen des ZEM-Projekts zur Überwachung der Intaktheit wird es Europa ermöglichen, auf diesem relativ neuen Gebiet mit den USA zu konkurrieren. Diese Technologie wird zur Verbesserung der Gesundheitsbedingungen und zur Erhöhung der Sicherheit beitragen, und die Verwendung von Erdgas und Wasserstoff in Fahrzeugen, die mit alternativen Kraftstoffen und Brennstoffzellen angetrieben werden, erleichtern. Hierdurch können, aufgrund des geringeren Fahrzeuggewichts, die Emissionen verringert sowie Energieeinsparungen erzielt werden, da Verbundtanks deutlich leichter als Tanks aus Metall sind.
