Im Rahmen der zukünftigen Elektromobilität sind Brennstoffzellenantriebe sowohl für Personenkraftwagen als auch für Busse und Lastkraftwagen eine wichtige Option. Das hierfür benötigte Netz an Wasserstofftankstellen ist für den PKW-Bereich zurzeit bereits im Aufbau, ein einheitliches, energieeffizientes und kostenoptimiertes Design gibt es jedoch noch nicht. Für den Schwerlastbereich (u.a. Busse und LKW) fehlt die Tankstelleninfrastruktur noch weitestgehend. Viele Aspekte hierbei bieten daher noch erhebliches Entwicklungs- und Optimierungspotenzial, angefangen von der Dimensionierung und den Druckniveaus der Wasserstoff-Speicher über die Ventiltechnik bis hin zur Kühltechnik.
Mathematische Modelle einer Wasserstofftankstelle (HRS – Hydrogen Refueling Station) bieten die Chance, ohne großen Zeit- und Kostenaufwand unterschiedliche Einflussfaktoren zu untersuchen. Variationen der Hardware, unterschiedliche Systemkonfigurationen oder Auslastungsvarianten können mit Hilfe solcher Modelle ohne großen Aufwand und kostengünstig simuliert und analysiert werden.
Im Rahmen des vom BMWi geförderten Forschungsvorhaben "Entwicklung und experimentelle Validierung von Modellen zur verfahrenstechnischen Auslegung und techno-ökonomischen Bewertung von Wasserstofftankstellen (HRS-Modell)“ arbeiten das Zentrum für BrennstoffzellenTechnik (ZBT) und der Lehrstuhl Energietechnik (LET) der Universität Duisburg-Essen gemeinsam an der Verbesserung von Wasserstofftankstellen. Das Vorhaben ist ein Projekt der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) unter dem Dach der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF).
Die beiden Forschungseinrichtungen werden dazu Simulationsmodelle der wichtigsten Komponenten von Wasserstofftankstellen wie z.B. von Kompressoren, Speicherbehältern für unterschiedliche Druckstufen, Rohrleitungen, Armaturen und Kühlsystemen entwickeln und diese mittels Messungen am Wasserstoff-Testfeld des ZBT validieren. Hierzu werden entsprechende Messstellenkonzepte erarbeitet, um die Komponenten zielgerichtet vermessen zu können.
Auf Basis der Komponentenmodelle wird dann ein Tankstellen-Gesamtmodell erstellt, um unterschiedliche HRS-Konfigurationen und den Einfluss wichtiger Parameter, wie z.B. der Frequentierung und des Wasserstoffdurchsatzes der Tankstelle, zu analysieren und zu bewerten. Dazu wird eine qualitative und quantitative Wirtschaftlichkeitsbetrachtung durchgeführt werden, um Rückschlüsse auf eine ökonomische Optimierung einer HRS zu erhalten.
Der halbjährlich tagende projektbegleitende Ausschuss, bestehend aus zahlreichen Unternehmen aus den verschiedenen Bereichen der Wasserstoff- und Tankstellentechnik sowie Tankstellenbetreiber, steht den beiden Forschungseinrichtungen beratend zur Seite.
