wasserstoff-infrastruktur für eine nachhaltige mobilität - e-mobil BW

Kapitel 3
LH2/CGH2-Dispenser
LH2-Behälter 1.000 l
CGH2-Kompressor
Elektrische Steuerung
WASSERSTOFF-TANKSTELLE
In Kapitel 2.1 wurden die bisher existierenden Konzepte für Wasserstoff-Tankstellen
erläutert. Die Entwicklung dieser Konzepte und
der entsprechenden Steuerungs- und Sicherheitskonzepte wird
durch die Anlagenbauer durchgeführt. Je nach Firmenpolitik werden
für die Umsetzung und den Bau der Anlagen Subunternehmen
mit entsprechender fachlicher Spezialisierung herangezogen.
Die genaue Auswahl der Komponenten und damit auch die Umsetzung
der Konzepte werden von den Anlagenherstellern nach technischen,
preislichen und firmenpolitischen Gesichtspunkten sowie
nach den Anforderungen im Lastenheft des Kunden getroffen.
schieht also Off-site in großen, zentralen Erzeugungsanlagen meist
über die Dampfreformierung von Erdgas – und wird mit Trailern angeliefert.
Um eine Versorgung mit regenerativ erzeugtem, klimaneutralem
Wasserstoff voranzutreiben, werden zunehmend auch
andere Wege beschritten. Teilweise wird als Ausgangsbasis für die
Wasserstoff-Erzeugung statt Erdgas Biogas oder in der Linde-
Erzeugungsanlage in Leuna Glycerin – ein Nebenprodukt der Biodieselherstellung
– verwendet. Mehrere Tankstellen im Berliner
Großraum erhalten Ihren Wasserstoff inzwischen auch aus dem
Prenzlauer Hybridkraftwerk, in welchem Windstrom über Elektrolyse
Wasserstoff erzeugt. In Frankfurt und Hürth (nur Busse) wird
Abfall- oder Nebenproduktwasserstoff aus der chemischen Industrie
verwendet.
Pufferbatterie
CGH2-Pufferspeicher
Brennstoffzelle
Abbildung 17: Konzept des traiLH2 TM der seit 2006 als Prototyp getestet wird
(Quelle: Linde)
Im folgenden Kapitel sollen die benötigten Komponenten und deren
Anforderungen grob erläutert werden.
3.3.1 WASSERSTOFF-ERZEUGUNG
Die überwiegende Anzahl der Tankstellen wird heutzutage von den
großen Gaslieferanten Air Liquide, Air Products, Linde und Weiteren
mit Wasserstoff versorgt. Die Herstellung des Wasserstoffs ge-
Für die On-site-Erzeugung von Wasserstoff werden verschiedene
Wasserstoff-Erzeugungsmethoden verfolgt. Eine Gegenüberstellung
der Verfahren zeigt Tabelle 4. Bei der On-site-Elektrolyse stehen
prinzipiell zwei verschiedene Verfahren mit ihren Vor- und
Nachteilen zur Verfügung. Die alkalische Elektrolyse ist in großem
Maßstab verfügbar und daher in der Anschaffung meist etwas
günstiger, enthält aber prinzipbedingt 20 %ige Kalilauge und benötigt
neben Wasser auch Stickstoff für den Betrieb.
MOBILE TANKSTELLEN
Obwohl Wasserstoff-Tankstellen als Containerlösung transportabel
und gemäß Tabelle 8 (siehe Seite 48) in den Typen XS und S umgesetzt
werden können, gibt es zusätzlich die Idee, mobile Tankstellen
auf LKW-Aufliegern zu installieren. Der Trailer kann als LH2- oder
aber als CGH2-Anlage aufgebaut sein. Seit 2006 erprobt Linde
seinen traiLH2 TM als Prototypen einer mobilen Tankanlage. Tiefkalter
verflüssigter Wasserstoff (LH2) wird bei -253 °C in einem 1000 Liter-
Dewargefäß gespeichert. Eine integrierte Brennstoffzelle versorgt
das Bordnetz mit Strom. Die mobile Tankanlage ist mit vier Tankkupplungen
ausgerüstet: einer LH2-Kupplung und drei CGH2-
Anschlüssen in unterschiedlichen Druckstufen von 200–350 bar
[27]. Der Aufbau des Trailers ist in Abbildung 17 dargestellt.
3.3 WESENTLICHE KOMPONENTEN EINER
In Analogie zur mobilen Tankanlage auf LH2-Basis ist dieses Konzept
auch als reine CGH2-Tankanlage denkbar. Hier werden auf dem
LKW-Auflieger Mitteldruck-Flaschenbündel mit 300 bis 450 bar
Druck mitgeführt. Ein integrierter Kompressor fördert den Wasserstoff
auf den benötigten Hochdruck in einem Hochdruckspeicher.
Dieser versorgt die 350-bar- und 700-bar-Dispenser-Einheiten [26].
Weitere mobile Konzepte wurden auch von anderen Firmen wie
bspw. GHR und ITM Power präsentiert.
Abbildung 18: Lindes mobile Betankungsanlage traiLH2-gas auf der Hannover
Messe 2012 (Quelle: Tobias Renz FAIR)
Abbildung 19: Onsite-Elektrolyse-Systeme PEM Elektrolyseur der Firma Proton Onsite (früher Proton Energy Systems) an der Wasserstoff-Tankstelle am
Fraunhofer ISE, Freiburg (links: Verfahrenstechnischer Aufbau, rechts: Bedienpanel)
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