Für die Markteinführung von Brennstoffzellen-basierter Mobilität müssen effiziente und kostengünstige Betankungstechnologien für PKW, NFZ, LKW, Busse, Züge etc. entwickelt werden. Im Fokus der Abteilung Wasserstoff-Infrastruktur des ZBT stehen die gezielte Entwicklung und Qualifizierung von Komponenten und Konzepten von Wasserstofftankstellen (engl. Hydrogen refuelling station, HRS). Ein Schwerpunkt liegt dabei auf den Betankungsprotokollen.

Bei diesen Aktivitäten wird stets ein systemischer Ansatz verfolgt, d.h. es werden immer die Auswirkungen auf das Gesamtsystem betrachtet. Folgerichtig werden auch in den angrenzenden Bereichen Distribution und Tanksysteme Komponenten und Konzepte entwickelt und qualifiziert. Für diese Aktivitäten steht am ZBT eine Wasserstoff-Testtankstelle als Teil des Wasserstoff-Testfelds zur Verfügung. Bei dieser handelt es sich nicht um eine kommerzielle Tankstelle, was die Entwicklung, Erprobung und den Betrieb von Komponenten und Konzepten unter realen Bedingungen ermöglicht.

Die F&E-Arbeiten werden durch Modellierungen und Simulationen von Befüllanlagen, HRS, HRS-Komponenten sowie Betankungen flankiert. Auf Basis dieser Modelle lassen sich neu aufzubauende HRS lastabhängig optimiert auslegen bzw. bestehende Anlagen in ihrem Betrieb optimieren.

Im Rahmen zahlreicher nationaler und internationaler F&E-Projekte und Kundenaufträge wurden Heavy-Duty-Tanksysteme und Tankstellenkomponenten untersucht und die Entwicklung von HD-Betankungsprotokollen durch Tests an voll instrumentierten Einzelspeichern mit 350, 500 und 700 bar unterstützt.

Leistungen

•  Entwicklung und Qualifizierung von
  • Tanks/Tanksystemen
  • Sensoren
  • Vorkühlung
  • Kompressoren
  • Betankungskomponenten und -baugruppen
  • Betankungsprotokollen
  • HRS-Konzepten

• Prüfung von
  
  • Betankungsprotokollen und
  • Tanksystemen

• Beratung zu
  
  • HRS- und H2-Anlagenplanung
  • Prozessplanung und -steuerung
  • Sicherheitskonzepten
  • Zulassung und Zertifizierung

Spezfikationen Testtankstelle

• Wasserstoffkapazität:
  
  • 500 kg H2 (gespeichert bei 200, 500 und 900 bar)
  • weitere 150 kg (bei 1000 bar) geplant

• Vorkühlung:
  
  • - 40 °C bis Umgebungstemperatur (Feststoff- und Plattenwärmetauscher)
  • - 40 °C bis +40 °C geplant

• Betankung:
  
  • 70 MPa Light Duty
  • 35 MPa Heavy Duty
  • 70 MPA Heavy Duty geplant

• Massenströme:
  
  • bis zu 120 g/s
  • bis 300 g/s geplant

• Betankungsprotokolle:
  
  • SAE J2601 (2020)
  • Table based und MC-Formular
  • PRHYDE
  • "frei" konfigurierbar

• Max. Größe des Tanksystems: mehrere m3
• Verfügbare FCEV-Tanks: voll instrumentierte 35, 50 & 70 MPa Behälter
• PLC: Flexible und sicherheitsrelevante Steuerung und Datenerfassung
• Prüfraum: Komponentenentwicklung und -Testung

Projekte

H2TestOpt (2017-2020, BMWK)

Entwicklung, Aufbau und Betrieb einer Teststankstelle mit verschiedenen Speichertanks, unterschiedlichen Vorkühlverfahren und zwei Dispensern mit 350/500 und 700 bar für die Betankung bei Massenströmen von bis zu 120 g/s auf dem Wasserstoff-Testfeld des ZBT
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MobFuelH2 (2017-2020, NRW EFRE)

Entwicklung, Auslegung und Aufbau einer mobilen Betankungseinrichtung, vertieftes Verständnis und Know-how u.a. für Tankstellenkonzepte, Schnittstellen, Aktorik, Sensorik sowie Vorkühlung
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MobFuel 2 (2022-2024, NRW EFRE)

Entwickliung einer mobilen Befülleinheit für Wasserstoff, mit der dezentrale Wasserstoffanwender wie etwa Notstromaggregate versorgt werden können, Engineering, Zertifizierung und Entwicklung von Betriebskonzepten.

PRHYDE (2020-2022, EU H2020)

Entwicklung der Grundlagen für Schwerlastbetankungsprotokolle, experimentelle Validierung der 35, 50 und 70 MPa Betankungsmodelle und der entwickelten Protokolle
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HRS-Modell (2021-2024, BMWK AiF IGF)

Aufbau von Modellen einzelner Tankstellenkomponenten sowie einer vollständigen Wasserstoff-Tankstelle und deren Validierung an der Testtankstelle gemeinsam mit dem Lehrstuhl für Energietechnik der Uni Duisburg-Essen
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RHeaDHy (2023-2026, EU)

Im Rahmen eines internationalen Konsortiums werden die Dispenser-Komponenten für 700 bar Heavy Duty HRS entwickelt und u.a. am ZBT als Gesamtsystem aufgebaut und getestet.
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InnoKomp (2023-2025, NRW)

Gemeinsam mit Theisen wird ein elektrochemisches Verdichtersystem auf Basis der HyET Hydrogen Stacktechnologie entwickelt, aufgebaut und am ZBT getestet.
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