Flüssigwasserstoff: Innovative Speicher sollen hohe Kapazitätssteigerung ermöglichen

Ein europäisches Konsortium unter Leitung der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) arbeitet aktuell an einem neuen, wegweisenden Speicherkonzept. Ziel ist es, die Kapazität geeigneter Behälter um das Vierzigfache zu steigern und gleichzeitig die Kosten um 80 Prozent zu reduzieren.

Flüssigwasserstoff (LH2) wird bei minus 253 Grad Celsius transportiert und gelagert, da er dann eine besonders hohe Energiedichte aufweist. Aufgrund der extrem kalten 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. So ist ihr Fassungsvermögen aktuell auf maximal ca. 5000 Kubikmeter beschränkt. Für Flüssigwasserstoff werden jedoch künftig sowohl auf Schiffen wie auch bei der stationären Speicherung Tanks mit mindestens dem zehnfachen bzw. vierzigfachen Volumen benötigt. Auch dauert die Herstellung der Kugelspeicher derzeit sehr lang und sehr Material-aufwändig.

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 u.a. 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 zwei Zentimeter messenden VIP-Isolierung eine ausreichende Dämmung gegen Wärmeeintrag von außen zu erzielen. Ein weiterer Vorteil: Die Tanks können rechteckig konstruiert werden und z. B. 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 lassen sich das Fassungsvermögen gegenüber Kugelspeichern so fast verdoppeln, die Herstellungskosten um 80 Prozent senken bei gleichzeitig steigender Energieeffizienz und Sicherheit. Im Projekt werden wir Aspekte wie Nachhaltigkeit, Wirtschaftlichkeit und Sicherheit weiter erforschen. Die modulare Speichertechnik könnte die Etablierung von Flüssigwasserstoff in der deutschen und europäischen Energiewirtschaft deutlich beschleunigen.“

Beteiligt an dem Projektkonsortium sind neben der BAM die Universität Bologna, das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt, die Norwegische Universität für Naturwissenschaften und Technologie und die Nationale Technische Universität Athen.