Materialforschung 19. Mai 2022 Von Martin Ciupek

Forschungstankstelle für Wasserstoff entsteht nahe Berlin

In Horstwalde bei Berlin errichtet die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) eine digital vernetzte Forschungstankstelle für Wasserstoff. Hier soll die Sicherheit der Technologie erforscht und Vertrauen in die Technik vermittelt werden.


Foto: PantherMedia / Elnur_

Der zügige Ausbau eines Wasserstoff-Tankstellennetzes ist ein wichtiger Bestandteil der nationalen Wasserstoffstrategie der Bundesregierung. Damit soll die Versorgungssicherheit von Wasserstoff im Mobilitätssektor langfristig gewährleistet werden. Die Sicherheit und Wirtschaftlichkeit solcher Anlagen und damit der gesamten Wasserstoffinfrastruktur in Deutschland zu steigern und das Vertrauen in moderne Wasserstofftechnologien zu fördern, ist Ziel der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM). Die BAM errichtet dazu auf ihrem 12 m2 großen Testgelände eine digital vernetzte Forschungstankstelle. Damit treibt sie gleichzeitig den Aufbau eines Testzentrums für moderne Wasserstofftechnologien voran. Bereits im Aufbau befindet sich dazu auf dem Gelände eine Testplattform für Wasserstoff- und Wasserstoff-Erdgas-Pipelines. Geplant sind ferner ein Hochdruckprüfstand bis 1000 bar, ein Prüffeld für Flüssigwasserstoff und eine Prüfhalle für Wasserstoffspeicher.

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Für den Betrieb einer Wasserstofftankstelle gibt es bereits heute besondere Anforderungen an deren Sicherheit und Qualität. Der Energieträger wird unter hohem Druck (bis zu 500 bar) von Transportfahrzeugen angeliefert und in Druckgasbehältern gespeichert. Vor dem Betanken wird das Gas auf 1000 bar komprimiert und anschließend auf minus 40 °C abgekühlt, um eine schnelle Betankung zu ermöglichen. Die beteiligten Komponenten und ihre Werkstoffe werden dabei stark beansprucht.

Mehrtägige Ausfälle durch Wartung sollen reduziert werden

Um die Betriebssicherheit einer Wasserstofftankstelle zu gewährleisten, werden Druckgasspeicher, Rohrleitungen, Kompressoren und Kälteanlagen in regelmäßigen Wartungsintervallen überprüft. Dazu müssen einzelne Teile ausgebaut werden. Aktuell sind solche Inspektionen mit mehrtägigen Ausfallzeiten und entsprechend hohen Kosten verbunden. Die Tankstelle kann zudem in der Zeit nicht genutzt werden, was sich bei dem derzeit wenig ausgebauten Tankstellennetz besonders negativ auf lokale Verfügbarkeit von Wasserstoff auswirkt.

Die BAM geht jedoch davon aus, dass sich die Inspektionszeiten mit einer durchgehenden Digitalisierung der Drucktechnik intelligent steuern ließen. Wirtschaftlichkeit, Sicherheit und gleichzeitig die Verfügbarkeit von Wasserstofftankstellen würden dadurch verbessert. Mit der Forschungstankstelle soll gezeigt werden, wie bisher analoge Methoden durch eine digital gestützte Qualitätssicherung ersetzt werden können und welche Vorteile sich daraus ergeben.

Tankstelle wird als digitaler Zwilling abgebildet

Auf dem Testgelände werden dazu erstmals alle Komponenten digital miteinander vernetzt. Die mit Sensoren erfassten Daten sollen dann zentral ausgewertet und die gesamte Tankstelle in einem digitalen Zwilling abgebildet werden. Dabei sollen Wartungskonzepte wie das Structural Health Monitoring und eine angepasste Inspektion zum Einsatz kommen. Diese könnten in Zukunft die Wartungsabläufe verkürzen oder sogar analoge Methoden ganz ersetzen. Zugleich sollen die gewonnenen Erkenntnisse in Normen und Regelwerke einfließen, um die erforschten digitalen Ansätze auch qualitätsgesichert und rechtskonform anwenden zu können.

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Das Pilotprojekt wird mit rund 8 Mio. € vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz im Rahmen der Initiative Qualitätsinfrastrukur-Digital (QI-Digital) gefördert.

Erstellt mit Informationen der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)

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