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Alt 14.11.2004, 10:51     #6
Albert   Albert ist offline
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5. Tanken: So kommt Wasserstoff ins Auto.

Eine Grundvoraussetzung für die flächendeckende Einführung von Wasserstoff als Kraftstoff ist ein Betankungssystem, das nicht komplizierter als das heutige sein darf. Das gilt sowohl für tiefkalten, flüssigen Wasserstoff als auch für die gasförmige, unter hohem Druck stehende Variante.

Die BMW Group setzt auf Wasserstoff in flüssiger Form. Der wesentliche Grund: Die Energiedichte des flüssigen Treibstoffs bezogen auf das Volumen des Tanksystems ist fast doppelt so groß wie die des auf 700 bar komprimierten Gases und erreicht somit annähernd 2,5 Kilowattstunden pro Liter.

In Zusammenarbeit mit dem Projektpartner Magna Steyr entwickelt BMW ein Tanksystem, bei dem die Fahrzeuge mit flüssigem Wasserstoff ähnlich schnell, verlustfrei und gefahrlos betankt werden können wie Fahrzeuge mit Benzin oder Diesel. Um den Kunden ein Maximum an Komfort zu gewährleisten, wird diese Tanktechnik in der weltweit ersten öffentlichen „Robot-Tankstelle“ für flüssigen Wasserstoff am Münchner Flughafen eingesetzt. Die für die Einrichtung und den Betrieb dieser Tankstelle verantwortlichen Projektpartner, u. a. die BMW Group, konnten im April 2004 bereits auf ihr fünfjähriges Bestehen zurückblicken. In über 600 Betankungen wurden bisher mehr als 30 000 Liter Flüssigwasserstoff gefördert.

Der Ablauf ist dabei denkbar einfach: Wie bei jeder anderen Tankstelle auch fahren die mit Wasserstoff betriebenen Pkws vor die Tanksäule der Station, die im öffentlichen Bereich des Münchner Flughafens untergebracht ist. Dann initiiert der Fahrer den vollautomatisch ablaufenden Betankungsvorgang. Während des Tankaufenthaltes – die Betankungsdauer entspricht in etwa der einer konventionellen Betankung mit Benzin oder Diesel – braucht der Fahrer den Wagen theoretisch noch nicht einmal zu verlassen, denn die Identifizierung des Kunden geschieht mit Hilfe einer Tankkarte oder einer elektronischen Fernbedienung. In den BMW Tank wird der –253 Grad Celsius kalte, flüssige Wasserstoff „eingeregnet“. An den Tröpfchen kondensiert das sich im Tank über der flüssigen Phase befindende Wasserstoffgas und damit wird der Partialdruck des Wasserstoffgases im Tank abgebaut. Es geht also bei der Betankung kein Wasserstoff verloren.

Aber auch die manuelle Betankung unterscheidet sich in ihrem Aufwand praktisch nicht von der an einer konventionellen Tankstelle. Das System unterscheidet sich im Wesentlichen durch die druck- und kältedichte Kupplung an Stelle der Zapfpistole. Zum Tanken wird die Kupplung am Tankstutzen angesetzt und verriegelt: Der Wasserstoff kann „fließen“. Wie sich die manuelle Betankung im Alltag bewährt, wird im Rahmen eines groß angelegten Demonstrationsprojektes in Berlin untersucht. Im Herbst 2004 wird dazu die erste in eine öffentliche Tankstelle integrierte Wasserstoff-Tankstelle Deutschlands eröffnet. Um darüber hinaus möglichst frühzeitig eine weltweit einheitliche, standardisierte und automobilgerechte Flüssigwasserstoff-Kupplung zu entwickeln, haben die BMW Group und General Motors/Opel im April 2003 ein offenes Konsortium mit den Partnern Linde und Walter gegründet.

Crashtests mit Tanks für flüssigen Wasserstoff.

In einem Testprogramm wurden von der BMW Group in Zusammenarbeit mit dem TÜV Süddeutschland verschiedene Unfallszenarien nachgestellt und untersucht, wie sich der Flüssigwasserstoff-Tank dabei verhält. So wurden beispielsweise gefüllte Tanks, deren Sicherheitsventile man absichtlich blockiert hatte, unter hohem Druck zerstört. Die für diesen Extremfall vorgesehene Sollbruchstelle im Innentank sorgt dafür, dass der gespeicherte Wasserstoff ohne größere Gefährdung dosiert abgeblasen wird.

In weiteren Tests wurden mit flüssigem Wasserstoff gefüllte Fahrzeugtanks auf einem Prüfstand Brandtests unterzogen. Bis zu 70 Minuten lang wurden die Tanks dabei vollständig von fast 1000 Grad Celsius heißen Flammen umschlossen. Auch hierbei zeigten die Tanks ein unproblematisches Verhalten: Der verdampfte Wasserstoff entwich langsam und kaum wahrnehmbar über die Sicherheitsventile. Im letzten Teil der Untersuchungen wurden Automobiltanks mit flüssigem Wasserstoff durch massive Gegenstände deformiert und erheblich beschädigt. In keinem Fall kam es zur Explosion des Tanks.

Auch das Gesamtsystem Fahrzeug wurde erfolgreich intensiven Crashtests unterzogen. Mehr dazu wird in dem Kapitel „So fahren Autos mit Wasserstoff“ beschrieben. Nach diesen umfangreichen Untersuchungen kam der TÜV zu dem Schluss, dass Wasserstoff genauso sicher eingesetzt werden kann wie Benzin.

Flüssiger Wasserstoff ist immer tiefkalt.

Prinzipbedingt erwärmt sich der flüssige Wasserstoff im Tank. Dabei steigt der Druck im Tank langsam an, bis auf einen zur Zeit mit 5,5 bar festgelegten Wert. Für diesen Druck ist der Speicher für flüssigen Wasserstoff ausgelegt. Bei höheren Drücken wird der Gasdruck über ein Überströmventil gezielt abgelassen. Dieser Vorgang ist vergleichbar mit dem in einem konventionellen Autotank, bei dem in der prallen Sonne Benzin verdunstet.

Bei heutigen Wasserstoff-Tanks dauert es rund einen Tag, bis bei stehendem Motor 5 bar erreicht sind. Wird das Auto zwischendurch gefahren, sinkt der Druck wieder und Standverluste werden vermieden.
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