wasserstoff-infrastruktur für eine nachhaltige mobilität - e-mobil BW
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Kapitel 3<br />
WASSERSTOFF-VERSORGUNG: CGH2-ANLIEFERUNG<br />
Die Versorgung <strong>eine</strong>r Tankstelle mit <strong>eine</strong>m CGH2-Trailer (Trailer mit<br />
komprimiertem gasförmigem Wasserstoff) ist <strong>eine</strong> einfache Form<br />
des Wasserstoff-Transportes. Der Transport findet bei <strong>eine</strong>m Druck<br />
von 200–500 bar statt, womit ein typischer CGH2-Trailer 400–800 kg<br />
Wasserstoff enthält. CGH2-Trailer werden bevorzugt bei kl<strong>eine</strong>n<br />
Transportdistanzen bis 400 km eingesetzt, was aufgrund der Dichte<br />
der Wasserstoff-Erzeugungsanlagen <strong>für</strong> alle Tankstellen in Deutschland<br />
zutrifft. Da CGH2-Trailer im Vergleich zu den anderen Transportmöglichkeiten<br />
<strong>eine</strong> vergleichsweise geringe Kapazität besitzen,<br />
ist deren Einsatz auf Tankstellen mit <strong>eine</strong>r geringen Nachfrage<br />
limitiert. Der CGH2-Trailer bleibt entweder vor Ort und dient direkt<br />
als Niederdruckspeicher oder befüllt <strong>eine</strong>n Niederdruckspeicher<br />
der Tankstelle vor Ort. In beiden Fällen sind <strong>eine</strong> oder mehrere Kompressionsstufen<br />
zur Druckerhöhung des Wasserstoffs an der Tankstelle<br />
erforderlich.<br />
Jenseits des Niederdruckspeichers werden zwei verschiedene<br />
Verfahren zur Kompression, Lagerung und Befüllung der Fahrzeuge<br />
angewandt, die in Abbildung 13 dargestellt sind.<br />
Eine Möglichkeit ist die Befüllung des Hochdruckspeichers durch<br />
<strong>eine</strong>n Hochdruckkompressor aus dem Niederdruckspeicher (blauer<br />
Strang). Die Betankung des Fahrzeuges erfolgt dann aus dem Hochdruckspeicher<br />
mit Vorkühlung des Wasserstoffs in <strong>eine</strong>m Wärmeübertrager.<br />
Je nach Ausführung des Niederdruckspeichers können<br />
auch Teile der Befüllung aus dem Niederdruckspeicher erfolgen.<br />
Ein anderes Konzept ist das Vorhalten <strong>eine</strong>s Mitteldruckspeichers,<br />
der zwischen Betankungen mit <strong>eine</strong>m (Booster-)Kompressor aus<br />
dem Niederdruckspeicher gefüllt wird (grüner Strang). Bei <strong>eine</strong>r<br />
Betankung wird das Fahrzeug zuerst aus dem Mitteldruckspeicher<br />
gefüllt und sobald Druckausgleich zwischen Speicher und Fahrzeug<br />
eintritt, füllt der Kompressor das Fahrzeug im Booster Betrieb direkt<br />
aus dem Mitteldruckspeicher. Der Vorteil dieses Konzeptes ist<br />
(wenn nur ein Kompressor verwendet wird) die Kostenersparnis<br />
des Hochdruckspeichers und der energetisch leicht bessere Wirkungsgrad,<br />
da nur die wirklich notwendige Verdichtungsarbeit<br />
geleistet wird. Die Booster-Betankung ist hingegen sehr diffizil auf<br />
die Anforderungen der SAE J2601 einzustellen und anspruchsvoll<br />
<strong>für</strong> Anlagenbauer und Kompressorhersteller.<br />
Derzeit existierende Beispiele <strong>für</strong> Tankstellen mit CGH2-Anlieferung<br />
sind Berlin Heidestraße, Hamburg Cuxhafener Straße und Hamburg<br />
Bramfelder Chaussee mit Hochdruckspeicher, sowie Berlin Heerstraße,<br />
Stuttgart Flughafen mit Boosterbetankung.<br />
WASSERSTOFF-VERSORGUNG: LH2-ANLIEFERUNG<br />
Größere Tankstellen mit hohem Umsatz und geringem Platzangebot<br />
oder sehr hohem Umsatz (beispielsweise an Autobahnen), eignen<br />
sich besonders <strong>für</strong> die Belieferung durch LH2-Trailer. Dabei wird<br />
Wasserstoff an <strong>eine</strong>r zentralen Verflüssigungsanlage erzeugt,<br />
verflüssigt und an die Tankstellen geliefert. Hierdurch kann die<br />
volumetrische Energiedichte signifikant erhöht werden und LH2-<br />
Trailer können im Vergleich mit CGH2-Trailern große Mengen an<br />
Wasserstoff transportieren. Typischerweise wird Flüssig<strong>wasserstoff</strong><br />
zur Versorgung bei größeren Distanzen von 400–1000 km<br />
eingesetzt. Der Wasserstoff wird hierbei bei <strong>eine</strong>r Temperatur von<br />
-253 °C transportiert.<br />
Das Konzept der Flüssiganlieferung mit gasförmiger Betankung<br />
wird in Abbildung 14 dargestellt. Der Wasserstoff wird in <strong>eine</strong>m LH2-<br />
Trailer angeliefert, in <strong>eine</strong>n isolierten Tank <strong>für</strong> Flüssig<strong>wasserstoff</strong><br />
gepumpt und dort gelagert. Im Betankungsfall wird der flüssige<br />
Wasserstoff über <strong>eine</strong> Flüssig<strong>wasserstoff</strong>-Pumpe durch <strong>eine</strong>n Verdampfer<br />
gepumpt, verdampft und dann gasförmig in das Fahrzeug<br />
gefüllt. Aufgrund der niedrigen Temperaturen des Wasserstoffs kann<br />
auf ein Kälteaggregat zur Vorkühlung verzichtet werden.<br />
Abblaseleitung<br />
BHKW<br />
El. Strom<br />
Mitteldruckspeicher<br />
(200 – 450 bar)<br />
Booster-<br />
Kompressor<br />
CGH2-Trailer<br />
LH2-Trailer<br />
LH2-Tank<br />
Kompressor (klein)<br />
CGH 2<br />
-Speicher (klein)<br />
(200 bar)<br />
Vorkühlung<br />
Niederdruckspeicher<br />
(50 – 200 bar)<br />
Rückschlagventil<br />
CGH2-Speicher (klein)<br />
Hochdruck-<br />
Kompressor<br />
Hochdruckspeicher<br />
(800 – 1000 bar)<br />
LH 2<br />
-Pumpe<br />
Verdampfer<br />
Abbildung 13: Schema gasförmige Anlieferung und Betankung<br />
Abbildung 14: Schema Flüssiganlieferung und Gas-Betankung<br />
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