Linde Technology - Linde Gas

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Kompressortechnik
Linde-Ingenieure entwickeln ionischen Kompressor
Mobilität unter Hochdruck
Der Maschinenbauingenieur Robert Adler und sein Team von Linde Gas in Wien haben einen
alten Traum der Technik verwirklicht: Eine Anlage zur Verdichtung von Gasen bei gleich bleibender
Temperatur – die isotherme Verdichtung. Die Erfindung, an der sich Ingenieure seit
mehr als 150 Jahren vergeblich versuchten, könnte den Maschinenbau revolutionieren. Erste
Anwendungen findet die Technik in Wasserstoff- und Gastankstellen.
Busse, Pkw und selbst Gabelstapler fahren schon seit Jahren
mit Erdgas. Auch die ersten wasserstoffbetriebenen Autos und
einige wenige Gabelstapler rollen bereits über die Straßen und
in den Werkshallen der USA, Europas und Asiens. Sie alle brauchen
einen gasförmigen Treibstoff, der – anders als Benzin oder
Diesel – hohe Anforderungen an die Betankungs- und Speichertechnik
stellt: „Um eine möglichst große Menge Wasserstoff im
Tank speichern zu können und damit auch eine vernünftige
Reichweite zu erzielen, muss der Treibstoff unter Hochdruck mit
mindestens 450 bar in die Tanks gepresst werden“, erklärt Ingenieur
Helmut Mayer von Linde Gas in Wien.
Für Drücke zwischen 200 und 1.000 bar übernehmen die
Verdichtung meist so genannte Kolbenkompressoren. Weil sich
dabei viele mechanische Teile bewegen, müssen Führungen,
Lager und Buchsen immer gut geschmiert sein, damit kein Verschleiß
auftritt. Das bedeutet aber auch, dass der Gasraum absolut
dicht sein muss, damit kein Schmiermittel hinein gelangen
und den Treibstoff verunreinigen kann. „Für die Verbrennung in
Brennstoffzellen, die den doppelten Energiewirkungsgrad herkömmlicher
Fahrzeuge besitzen, benötigen wir aber hochreines
Gas, ohne jegliche Verschmutzung, weil sonst die Lebensdauer
der Zelle erheblich verkürzt wird“, erklärt Robert Adler, Leiter
des Anwendungstechnischen Zentrums (ATZ) von Linde Gas in
Innovationen gefordert: Die zunehmende
Mobilität erfordert unkonventionelle
Technologien. Dazu zählt die Verdichtung
gasförmiger Kraftstoffe mit Hilfe von
ionischen Flüssigkeiten.
Wien. Deshalb dürfen die Kompressoren für Wasserstoff- und
Erdgastankstellen auch nicht geschmiert werden, was wiederum
zu Problemen bei längerem Betrieb führt. „Wenn man aber an
die kommerzielle Nutzung von Wasserstoff denkt, benötigen wir
Anlagen, die viele Tausend Stunden ohne jegliche Wartung auskommen,
damit eine Tankstelle auch die nötige Treibstoffmenge
durchsetzen kann und wirtschaftlich zu betreiben ist.“ Solche
Anlagen müssten pro Tag bis zu 1.500 Kubikmeter Wasserstoff
vertanken und rund 8.000 Betriebsstunden, was etwa 500 Tagen
entspricht, ohne jegliche Wartung auskommen. Für herkömmliche
Kolbenkompressoren eine fast unlösbare Aufgabe.
Ionische Flüssigkeiten als Grundlage
Jetzt fand das Team um den Thermodynamik-Experten Robert
Adler für dieses Problem eine neuartige Lösung, das den Maschinenbau
verändern könnte: den ionischen Verdichter. Seinen
Namen trägt die neuartige Anlage aufgrund des Mediums mit
dem die Linde-Spezialisten arbeiten: ionische Flüssigkeiten. Das
sind organische Salze mit Schmelzpunkten zwischen minus 90
und 100 Grad Celsius. „Viele ionische Flüssigkeiten sind bereits
bei Raumtemperatur flüssig“, erläutert Adler. Im Gegensatz zu
herkömmlichen, molekularen Flüssigkeiten bestehen ionische
Flüssigkeiten vollständig aus elektrisch negativ und positiv gela-