Druckspulprüfstand Dorninger Hytronics bietet neue Prüftechnik für Wasserstofftanks

Dorninger Hytronics hat ein patentiertes Prüfverfahren für Wasserstofftanks entwickelt, das bis zu 80 % Energie, Tausende Tonnen CO₂, Rohstoffe und damit Kosten spart. Aufgrund des innovativen Ansatzes und dank der professionellen Beratung durch Business Upper Austria erhielt das Unternehmen eine sechsstellige Fördersumme für die aufwendige, kostspielige Entwicklung.

Wasserstoff gilt als alternativer Kraftstoff für die Mobilität der Zukunft. Um ihn für die Mobilität nutzen zu können, muss er im gasförmigen Zustand in speziellen Hochdrucktanks gespeichert werden. Die Hochdruckstanks sind aus Kohlefaser gefertigt und unterliegen strengen Prüfkriterien. Die EU-Regelung UN R134 schreibt vor, dass jeder 200. produzierte Tank mit 22.000 Betankungszyklen geprüft werden muss. Der Energieaufwand dafür ist enorm, weil der Tank unter Hochdruck gesetzt und wieder entlastet werden muss – und das eben 22.000 mal. In Zusammenarbeit mit dem Linz Center of Mechatronics (LCM) hat Dorninger Hytronics nun ein alternatives, patentiertes Verfahren entwickelt.

Festkörperkugeln und Wasser

Normalerweise werden die Hochdrucktanks im Konstantdruckverfahren geprüft. Für einen typischen Tank mit 350 l Fassungsvermögen sind bei 22.000 Zyklen rund 8.900 kWh Strom nötig. Dabei werden mehr als 4 t CO₂ ausgestoßen, die Kosten betragen bei einem Strompreis von 20 C/kWh 1.780 €. Dorninger Hytronics hat ein Verfahren mit rückspeisefähigen Servopumpen entwickelt, bei dem die Wasserstofftanks zu 100 % mit Wasser gefüllt werden. "Schon diese Methode benötigt um 50 % weniger Energie“, so Karl Fischereder, Geschäftsführer von Dorninger Hytronics. "Zusätzlich ersetzen wir beim neuen patentierten Verfahren einen Teil des Wassers durch Festkörperkugeln. Das Füllmaterial besteht nur mehr zu 37 % aus Wasser, das verdichtet werden muss. Der Energiebedarf sinkt dadurch erneut um 63 %." Insgesamt spart die Methode rund 80 % Energie im Vergleich zu bisher am Markt verfügbaren Testständen. Außerdem kann das Füllmaterial für die nächste Prüfung wiederverwendet werden.

Energie im Kreislauf

Damit nicht genug. Das patentierte System ist rückspeisefähig. Beim Beladen des zu prüfenden Wasserstofftanks wird hydraulische Energie zugeführt. Der Antrieb der Servopumpe arbeitet dabei als Motor und bezieht dafür Strom aus dem Netz. "Wenn der Tank wieder entladen wird, kehrt sich die Drehrichtung des Antriebs um, er wird zum Generator. Dieser entnimmt die hydraulische Energie, wandelt sie in elektrische Energie um und führt sie ins Stromnetz zurück", erläutert Fischereder. Das Verfahren braucht so für 22.000 Prüfzyklen nur 1.780 kWh. Das entspricht 20 % des Energieaufwands für die Prüfung im Konstantdruckverfahren, stößt 0,8 t CO₂ aus und kostet 356 €.

Das Prüfverfahren hat jedoch noch weitere Vorteile. Der Antrieb benötigt weniger Stromleistung, dadurch sinken die Installations- und Betriebskosten. Auch der Energieaufwand für die Kühlung des hydraulischen Systems ist geringer, außerdem wird der Prüfvorgang sicherer. Durch das geringere Volumen des Prüfmediums sind die Auswirkungen auf den Prüfstand weniger gravierend, falls ein Tank bei der Prüfung versagt. Das erhöht die Arbeitssicherheit am Prüfstand, reduziert die baulichen Schutzeinrichtungen und ermöglicht den Bau eines serientauglichen, kompakten Prüfstands.

Professionelle Beratung

Weil die komplexe Entwicklung des neuen Verfahrens mit erheblichem Aufwand und hohen Kosten verbunden war, wandte sich Dorninger Hytronics an die oberösterreichische Standortagentur Business Upper Austria. Patentrechtsexperte Udo Gennari führte die Patentrecherche durch und fand keine Patente vergleichbarer Verfahren. Daher wurde das Prüfverfahren nach Dorninger Hytronics beim österreichischen Patentamt angemeldet. Die Förderexperten Florian Winner und Juliane Rieger unterstützten beim Erstellen und Einreichen des Förderantrags. Das Projekt erhielt schließlich eine sechsstellige Summe aus dem Basisprogramm der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft FFG.

Das Team der Standortagentur vermittelte auch zum Forschungspartner Linz Center of Mechatronics. "Über das Enterprise Europe Netzwerk EEN führten wir außerdem ein Innolyze-Assessment durch und erarbeiteten Verbesserungsmöglichkeiten im Innovationsmanagement bei Dorninger Hytronics", schildert Florian Winner.