Die eigene Wasserstoff-Tankstelle - Eine neuartige Entwicklung macht dies möglich.

Wasserstoff als Alternative zum batteriegetriebenen Auto gewinnt immer mehr Aufmerksamkeit in der Diskussion.

Aber woher ist der Wasserstoff zu bekommen?

Noch immer sind Tankstellen für Wasserstoff dünn gesät. Mit der neuartigen Entwicklung der Firma GRZ Technologies kann sich dies aber bald ändern.

Andreas Züttel, Direktor des Materiallabors für erneuerbare Energie an der EPFL in Lausanne hat in dem von ihm mitgegründeten SpinOff GRZ Technologies eine vereinfachte Speicher- und Betankungslösung entwickelt. Diese Lösung vereinfacht gleich mehrere Problematiken bisheriger Wasserstoff-Fahrzeuge:
So konnte zum einen der hohe Druck von bis zu 900 bar für die Speicherung erheblich gesenkt werden, ohne wesentlichen Kapazitätsverlust. Zum Anderen aber auch der Energiebedarf für die Erzeugung des hohen Druckes beim Betanken externer H₂-Tanks.

Möglich wurde dies dadurch, dass der Wasserstoff nicht mehr als Gas, sondern die H₂-Moleküle in einem Metallhydrid eingelagert werden. Dies Art der Speicherung erlaubt die doppelte Energiedichte wie flüssiger Wasserstoff des gleichen Volumens. So lässt sich der gewonnene Wasserstoff bei Raumtemperatur und niedrigem Druck problemlos speichern.
Die etwa Waschmaschinen große Gerät vereint einen neuartigen Elektrolyseur zur Gewinnung des Wasserstoffes und einen Speicher für etwa fünf kg Wasserstoff.  Bei heutigen E-Autos entspricht dies einer Reichweite von etwas 600km

Wie kommt der Wasserstoff in den Autotank?

Auch bei der Betankung geht das System neue Wege. Entgegen den bisher ennergieaufwändigen Verdichtersystemen, die den Wasserstoff auf bis zu 900 bar verdichten, benötigt das System bei einem Druck bis 200bar fast keine Energie. Möglich wird dies durch Erwärmung des Speichers, welcher das Gas aus dem Metallhydrid austreibt und in einem Schritt derzeit auf bis zu 200 bar verdichten kann. Dabei muß nicht einmal unbedingt Strom eingesetzt werden, sondern kann auch andere Wärmequellen verwenden. Mit etwas mehr Aufwand ist derzeit eine Verdichtung auf bis zu 700 bar möglich. 

Idee hinter der "H₂-Tankstelle"

Wie bei vielen guten Ideen, so war auch hier ursprünglich eine andere Problematik vorhanden.  Als Andreas Züttel 2014 an die EPFL berufen wurde, konnte das Labor den benötigten Wasserstoff aufgrund baulicher Einschränkungen nur eingeschränkt in Druckgasflaschen speichern und lagern. Da die Forscher für Ihre Arbeiten aber öfter Wasserstoff mit hohem Druck benötigten, entwickelten Sie kurzerhand einen eigenen Kompressor und ließen den dann auch patentieren. Und wie das oft so ist, kam dann das eine zum andern.
Zusammen mit Hans-Michael Kellner, Geschäftsführer des Industriepartners Messer Schweiz entwickelten Sie die Idee, eine Wasserstoff-Tankstelle für Zuhause zu bauen.
Das schöne an dieser Wasserstoff produzierenden Tankstelle: Sie ist gerade mal so groß wie eine Waschmaschine und enthält neben dem Elektrolysator für die Wasserstoffabspaltung auch einen Speicher für ca. 5kg Wasserstoff. (Zum Vergleich: 1 kg Wasserstoff enthält ca. 8 mal soviel Energie wie 1 kg Stadtgas). Somit dürfte die Wasserstofftankstelle nahezu überall aufstellbar sein. Der für die Gewinnung des Wasserstoffes notwendige Strom könnte z.B. von der eigenen Photovoltaikanlage kommen, oder von einer Windkraftanlage die damit auch ihre Laufzeit und Wirtschaftlichkeit erhöhen könnte.

Prototyp soll bis Mitte 20121 serienreif sein.

Bis zum Jahresende sollen die ersten Prototypen fertig sein. In diesem Zusammenhang entwickelt die GRZ für den Auto und LKW-Herstelle Hyundai in Zusammenarbeit mit der Firma Burckhardt-Compression aus Winterthur einen größeren Speicher für die Betrankung von Lastkraftwagen.
Laufen die Tests nach Plan, könnten so schon Mitte 2021 die ersten kommerziell erhältlichen Produkte auf dem Markt verfügbar sein.

Hydrid-Tanks auch im Auto

Ziel ist auch, die Metallhydrid-Lösung als Tank in Autos zum Einsatz zu bringen. Damit würde das von vielen befürchtete Risiko eines Explodierens der derzeit mit rund 700 bar befüllten Wasserstofftanks entfallen. Für die Autohersteller ein wichtiges Thema. Abgesehen davon könnten die Tanks dann wegen der höheren Energiedichte kleiner ausfallen. Mit dieser Lösung  wäre dann auch ein weiteres Thema der derzeitigen Akkubetriebenen Fahrzeuge hinfällig: Die begrenzte Reichweite in Kombination mit der Ladedauer. Bleibe dann derzeit nur noch die Frage, wie der Strom für die Elektrolyse umweltfreundlich erzeugt werden kann. Aber auch hier zeigt der Markt eine große Dynamik.  Sollte die momentan diskutierte EEG-Novelle gerade im Sinne des Eigenverbrauches tatsächlich so kommen, wie momentan diskutiert, dürfte dies nochmals einen Schub in diese Richtung geben.

Mehr Infos finden Sie im Artikel der November-Ausgabe der Technology Review am gut sortierten Kiosk bzw. Buchhandel oder online unter: Technology Review 11/2020