Leitung Anlauf,

Diese Leitung nutzt der Hersteller für den leckagesicheren Transport von Gas beziehungsweise Wasserstoff. (Bild: Voss Fluid)

Brennstoffzellen sind, zumindest lokal, emissionsfrei. Vor allem für den Nutzfahrzeugsektor sind Brennstoffzellensysteme (BSZ-Systeme) interessant, um umweltfreundlichere Mobilität und Logistik zu ermöglichen. Ein Unternehmen, das BSZ-Systeme entwickelt, ist AE Driven Solutions. Die Firma integriert diese auch in Fahrzeuge und optimiert die Systeme für den Einsatzfall. Zudem unterstützt sie interessierte Unternehmen, die Komponenten für Brennstoffzellensysteme entwickeln möchten. Dazu gehören beispielsweise Nutzfahrzeug- und Güterverkehrsunternehmen, die daran interessiert sind, ihre vorhandenen Fahrzeuge mit BSZ-Systemen nachzurüsten.

Brennstoffzelle nach Automotive-Standard

Unter dem Projektnamen H2Range entwickelt das Unternehmen nach Automotive-Standards. Mit einer Kombination aus ambient betriebener Brennstoffzelle und Batterie erlaubt dieses Konzept einen CO2-neutralen Betrieb mit einer Reichweite von bis zu 400 km. Die Systeme eignen sich insbesondere für mittelschwere Nutzfahrzeuge, Sonderfahrzeuge, Züge, Wasserfahrzeuge und Notstromaggregate.

Da die zur Verfügung stehende Energiemenge primär von der Größe des Tanks abhängt, können Brennstoffzellensysteme auch mobile Kühlaggregate versorgen. Das erlaubt beispielsweise den unkomplizierten Transport von kühlungspflichtigen Lebensmitteln und Medizin. Rein batteriebetriebene Kühlfahrzeuge sind dagegen nur schwer realisierbar.

Tanksystem,
Das Tanksystem wird unmittelbar hinter dem Fahrzeugraum installiert. (Bild: AE Driven Solutions)

Der größte Unterschied zu klassischen BSZ-Systemen ist die Betriebsphilosophie der Systeme: Während BSZ-Systeme in vielen Fahrzeugen hochdynamisch betrieben werden, setzt die AE auf einen Betrieb mit nahezu druckloser Kathodenluft nach dem Range-Extender-Prinzip. Das bedeutet, das System hat nur die Betriebspunkte: Volllast, Stand-by, Aus. Es wird dadurch keine Verdichtungsenergie benötigt und das System kann auf einen Betriebspunkt hin optimiert werden.

Bei BSZ-Systemen ist Dichtheit oberstes Gebot, dementsprechend braucht es ein hochdichtes Rohrverbindungssystem. Da H2 das kleinste Molekül ist, stellen leckagefreie Verbindungen gerade für die Hochdruckanwendungen mit gasförmigem Wasserstoff eine Herausforderung dar. Aufgrund der Vielzahl von Anforderungen hinsichtlich des Mediums, beispielsweise einer möglichen Wasserstoffversprödung, werden überwiegend medienführende Bauteile aus Edelstahl verwendet. Eine universell für jede Druckstufe einsetzbare Lösung ist das Voss-Lok40-Anbindungssystem von Voss Fluid.

Das Anbindungssystem ist laut Hersteller nicht nur sicherer, sondern auch kosteneffizienter als eine Klemmringlösung. Die hohe Dichtheit basiert auf insgesamt drei Bestandteilen: einer konusförmigen Dicht- und Haltekontur, die an das Rohrende geformt wird, einer in der Edelstahlausführung standardmäßig versilberten Überwurfmutter sowie einem Verschraubungskörper. Die Teile sind so aufeinander abgestimmt, dass das feste Anziehen der Mutter die Dichtflächen für eine optimale Leckagesicherheit lückenlos aufeinanderpresst.

Speziell im Bereich Wasserstoff fertigt das Unternehmen direkt einbaufertige, individuell auf den Bauraum und die Anforderungen zugeschnittene Rohrleitungen. Dabei unterzieht es sämtliche Komponenten einer 100-Prozent-Dichtheitsprüfung und erfüllt höchste Reinheits- und Qualitätsanforderungen.

Zertifizierungen essenziell für den Entscheidungsprozess

Verteilerblock,
Der Verteilerblock hat unterschiedlich große Anschlüsse für die Medienführung. (Bild: AE Driven Solutions)

Um den hohen Anforderungen des Mediums Wasserstoff gerecht zu werden, gibt es entsprechende Zertifizierungen: Dass das Anbindungssystem nachweislich die Anforderungen an Montage- und Leckagesicherheit erfüllt, bestätigen Zertifizierungen der EC79, des DVGW (Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e. V.) und der internationalen Schiffsbau-Klassifikationsgesellschaft DNV-GL. Inklusive der Zulassung durch den TÜV Rheinland hat das System damit von den wichtigsten nationalen und internationalen Zulassungsgesellschaften Zertifikate erhalten. Es dichtet bei Wasserstoffanwendungen bis 700 bar Betriebsdruck und Temperaturen von –40 bis 120 °C. Tobias Reil, CEO von AE Driven Solutions, erklärt: „Diese Zertifizierungen waren für unseren Entscheidungsprozess essenziell. Voss Lok40 erfüllt also nicht nur wichtige Wasserstoffnormen wie EC79. Parallel bringt es uns einen Schritt näher an die internationale Zulassung unserer Systeme.“

Die Zusammenarbeit der beiden Unternehmen, die schon länger besteht, trägt nun bald erste Früchte: Das erste Fahrzeug Iveco Daily mit dem BSZ-System wird voraussichtlich Mitte 2022 auf den Markt kommen.

Auf einen Blick

Beim Brennstoffzellen-System von AE Driven Solutions besteht die Herausforderung darin, die Rohrverbindung für den gasförmigen Wasserstofftransport zu optimieren. An diesem Punkt kommt Voss Lok40 ins Spiel. Das Rohrumformsystem schafft die notwendige Dichtheit für den sicheren Transport des Gases innerhalb des 700-bar-Wasserstofftanksystems. Das System löst die besondere Herausforderung, die durch die Belastungskombination von Druck, Temperatur und Vibration entsteht. Der Komponentenhersteller Voss Fluid begleitet das Wasserstoff-Start-up seit seiner frühen Phase.

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