Aktuell erfolgt der Transport und die Lagerung von Flüssigwasserstoff mithilfe von Kugelspeichern. Diese sind jedoch für den großflächigen Einsatz nicht optimal. Ein europäisches Konsortium unter Leitung der BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Berlin, arbeitet daher an einem neuen, wegweisenden Speicherkonzept. Ziel ist es, die Kapazität geeigneter Behälter um das Vierzigfache zu steigern und gleichzeitig die Kosten um 80 % zu reduzieren.
Flüssigwasserstoff (LH2) wird bei minus 253 °C transportiert und gelagert, da er dann eine besonders hohe Energiedichte aufweist. Aufgrund der extrem niedrigen Temperatur kommt der Wärmeisolierung eine besondere Bedeutung zu. Bisher sind die großen LH2-Speicher ähnlich wie die kleinen Tanks für Flüssigerdgas konstruiert: Sie besitzen eine Kugelform, um dem Druck besser standzuhalten und Speicherverluste zu minimieren. Außerdem verfügen sie über eine kompliziert herzustellende Doppelwand, die der thermischen Isolation dient.
Die Kugelspeicher weisen jedoch mehrere Nachteile auf, die sie für einen großflächigen Einsatz in der Wasserstoffwirtschaft ungeeignet machen:
- Das Fassungsvermögen ist aktuell auf maximal rund 5.000 cbm beschränkt. Für Flüssigwasserstoff werden jedoch künftig sowohl auf Schiffen als auch bei der stationären Speicherung Tanks mit mindestens dem zehnfachen bzw. vierzigfachen Volumen benötigt. Eine entsprechende Skalierung der Tanks ist aufwendig und mit technischen Risiken verbunden.
- Die Herstellungsdauer der Kugelspeicher ist aktuell mit über einem Jahr sehr lang, da viele der Prozesse aufeinander aufbauen und daher sukzessive stattfinden müssen.
- Auf die benötigten Speichergrößen von 50.000 cbm bis 200.000 cbm skaliert, würde die äußere Isolationsschicht aus Polyurethan mehrere Meter betragen müssen.
Die BAM erforscht im Projekt „NICOLHy“ zusammen mit vier europäischen Partnern neuartige Speicher für Flüssigwasserstoff. Dabei wird erstmals das Prinzip der VIP-Wärmeisolierung (VIP=Vacuum Isolation Panel, deutsch: Vakuum-Isolationspaneel), für die Wasserstoffspeicherung erprobt.
Bekannt ist es unter anderem aus der Gebäudedämmung. Bei einer VIP-Isolierung wird der Kälteverlust bzw. Wärmeeintrag durch eine Doppelwand mit einem Vakuum sowie einem Füllmaterial aus einem hochporösen Pulver minimiert. Dabei wirken Vakuum und Füllmaterial zusammen und bewirken, dass insgesamt kaum Wärme fließen kann.
Dieser Aufbau ermöglicht es, mit einer nur 2 cm messenden VIP-Isolierung eine ausreichende Dämmung gegen Wärmeeintrag von außen zu erzielen. Ein weiterer Vorteil: Die Tanks können rechteckig konstruiert und zum Beispiel in die Form eines Schiffes eingepasst werden. Gegenüber bisherigen Kugelspeichern kann so der Laderaum optimal ausgeschöpft werden.
Erste Ergebnisse zeigen, dass das VIP-Isolationsprinzip erfolgreich für die Speicherung von Flüssigwasserstoff genutzt werden kann, erklärt Robert Eberwein, Experte für Gefahrguttanks an der BAM, der das EU-Projekt koordiniert. Insgesamt lasse sich das Fassungsvermögen gegenüber Kugelspeichern so nahezu verdoppeln, die Herstellungskosten um 80 % senken bei gleichzeitig steigender Energieeffizienz und Sicherheit. Im Projekt werden Aspekte wie Nachhaltigkeit, Wirtschaftlichkeit und Sicherheit weiter erforscht. Die modulare Speichertechnik könnte aus Sicht von R. Eberwein die Etablierung von Flüssigwasserstoff in der deutschen und europäischen Energiewirtschaft deutlich beschleunigen.
Beteiligt an dem Projektkonsortium sind neben der BAM die Universität Bologna, das DLR Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V., die Norwegische Universität für Naturwissenschaften und Technologie sowie die Nationale Technische Universität Athen.
