Erste Schritte in der Entwicklung eines Cryogas-H2-Tanksystems für LKWs

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CcH2-Tanksystem Technologien für Kraftfahrzeuge bringen einige Vorteile mit sich. Erste Berechnungen zeigen, dass die Technologie nicht nur eine Vision ist, sondern sich auch in der Praxis in LKWs integrieren lässt.

Wasserstoffbetriebene Kraftfahrzeuge sind leichter als batteriebetriebene, weshalb sie für Schwerlastanwendungen hoch interessant sind. Für das Tanksystem werden aktuell drei verschiedene Speichertechnologien verfolgt: die bereits auf dem Markt existierenden Hochdrucktanks (700 bar) bei Umgebungstemperatur, Flüssigtanks und Cryogas-Tanks. Wie die Bezeichnung bereits verrät, stellt der Cryogas-Tank die Kombination aus den beiden erstgenannten Technologien dar und vereint somit deren Vorteile. Da der Wasserstoff tief kalt und bei bis zu 300 bar gespeichert wird, können mit dieser Technologie die höchsten Speicherdichten erreicht werden. Bei diesen Bedingungen liegt der Wasserstoff gasförmig vor, was einen sehr flexiblen Betriebsbereich ermöglicht und keine Instabilitäten durch eine Phasenumwandlung von flüssig zu gasförmig hervorruft.

Der APT arbeitet im Entwicklungsteam der Cryomotive GmbH, mit dem Ziel diese Technologie bis 2024 marktreif zu machen. Die Expertise des APT liegt dabei in der Auslegung und Entwicklung des Wärme-Managements, sprich der Wärmeübertrager. Der kalte Wasserstoff aus dem Tank muss angewärmt werden, bevor er in die Brennstoffzelle geleitet wird. Die dabei entstehende Kälte wird zur Kühlung der Brennstoffzelle genutzt und steigert somit die Effizienz. Auf der anderen Seite muss der Tank geheizt werden, um eine Verflüssigung des Wasserstoffs bei Druckabfall (Kraftstoffentnahme) zu verhindern.

Wie bei jedem Wärmeübertragungsproblem, muss eine genügend große Fläche zur Wärmeübertragung bereitgestellt werden. Im Vergleich zu chemischen Anlagen ist der Platz in Fahrzeugen allerdings sehr limitiert. Die ersten thermodynamischen Berechnungen und Modelle des Gesamtsystems haben gezeigt, dass die nötige Wärmeübertragung für die Anwendung im LKW realisierbar ist. Somit sind die ersten erfolgreichen Ergebnisse in der Auslegungsphase I erzielt worden und es kann mit einer gezielten Optimierung der Wärmeübertrager begonnen werden.