Bisher zu schwer und zu teuer
Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung will mit BMVI-Hilfe die Wasserstoffmobilität fördern. Brennstoffzellenfahrzeuge gelten als besonders umweltfreundlich. Ihr Einsatz als alternatives Antriebskonzept im Verkehr ist im Vergleich zu anderen Technologien wie Batterie oder klassischer Verbrennungsmotoren wegen der noch deutlich höheren Kosten derzeit aber noch nicht wettbewerbsfähig. Die hohen Kosten der – bisher auch noch zu schweren – Drucktanks für die Wasserstoffspeicherung stellen eine wesentliche Barriere für den Markthochlauf dar.
Das vom BMVI mit 7,5 Millionen Euro geförderte Forschungsprojekt DELFIN will einen sicheren, kosten- und gewichtsreduzierten Drucktank für die Speicherung von Wasserstoff aus Carbonfasern und einem Kunststoffliner entwickeln. Im Fokus der BAM-Forschung steht die Impactbelastung der Wasserstofftanks. Dazu wird die Berstsicherheit der Fahrzeugtanks nach Unfällen untersucht. Auf einem neuen speziell entwickelten Prüfstand können die Belastungen der Tanks mit und ohne Gasfüllung nachgestellt werden. Dann zeigt sich, ob die Speicher sicher betrieben werden können und ihre Widerstandsfähigkeit durch die angestrebte Materialeinsparung nicht schlechter oder sogar besser geworden ist.
Die Partner des Projekts – Ford, BMW und NuCellSys, sowie die Zulieferer NPROXX, Elkamet Kunststofftechnik, Teijin Carbon Europe, der Ingenieurdienstleister ISATEC und von öffentlicher Seite die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) und das Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) an der RWTH Aachen haben sich zusammengetan, um neuartige Design- und Fertigungskonzepte, sowie neuartige Materialien zu entwickeln und zu erproben.
Die Zusammenstellung des Konsortiums bildet dabei die gesamte Wertschöpfungskette des Druckbehälters ab: von der Herstellung der Einzelkomponenten, deren Vereinigung bis hin zur Einsatzfähigkeit im brennstoffzellenbetriebenen Fahrzeug. Dies wird bestärkt durch die beteiligten Forschungseinrichtungen, die die einzelnen Stationen der Wertschöpfungskette mit Materialverständnis, Prozesswissen und Prüferfahrung unterstützen. Die Beteiligung der OEMs BMW und Ford, sowie der NuCellSys (seit 01.01.2019 “Mercedes-Benz Fuel Cell GmbH”) als 100% Tochterunternehmen von Daimler, fördert zudem die internationale Wettbewerbsfähigkeit. Die Zulieferer NPROXX, Elkamet Kunststofftechnik und Teijin Carbon Europe erhöhen aufgrund ihrer Stärkung der Zuliefererindustrie in Deutschland die Wettbewerbsfähigkeit auf nationaler Ebene. Die Programmkoordination des NIP liegt bei der NOW GmbH.
Toyota baut Tanks in Serie
Der japanische Autobauer Toyota, bisher mit seinem „Mirai“ als einziger mit einem Brennstoffzellenserienmodell am Markt, hatte 2018 angekündigt, in Japan eine eigene Fertigung für Wasserstofftanks aufzubauen. Die Stückzahlen sollen dadurch spürbar steigen. Denn Toyota rechnet fürs im kommende Jahrzehnt mit deutlich wachsender Nachfrage nach Brennstoffzellenfahrzeugen. Im Mirai wird der Wasserstoff in zwei speziell entwickelten Tanks unter dem Fahrzeuginnenraum gespeichert. Zum Antrieb des Autos wird der Wasserstoff in die Brennstoffzelle geleitet und reagiert dort mit dem Sauerstoff, der durch die großen Lufteinlässe in den Verdichter gelangt. Durch eine chemische Reaktion entsteht die Elektrizität, die den Elektromotor antreibt. Zusätzlich wird in einer Hochvolt-Batterie die Bremsenergie gespeichert und als Unterstützung z.B. bei Überholmanövern eingesetzt. Alles, was der Mirai ausstößt, ist reiner Wasserdampf.
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