Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Aus dem Labor auf die Schiene: Forscher des HI-ERN planen Wasserstoffzüge mit LOHC-Technologie

19.04.2018

Energiewende und Stickoxid-Problematik machen auch vor der Eisenbahn nicht Halt. Viele Strecken in Deutschland sind nicht elektrifiziert, vor allem im Nahverkehr. Mit Blick auf die heute gestartete Verkehrsministerkonferenz in Nürnberg stellt das Forschungszentrum Jülich nun ein innovatives Projekt für den Schienenverkehr vor. Wissenschaftler des Helmholtz-Instituts Erlangen-Nürnberg (HI ERN), einer Außenstelle des Forschungszentrums Jülich, wollen Züge mit LOHC-Technologie ausstatten. Dabei wird gasförmiger Wasserstoff an eine ungefährliche Trägerflüssigkeit gebunden, die sich sicher lagern und transportieren lässt.

Das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft, Energie und Technologie hat für das Vorhaben Fördermittel in Höhe von zunächst drei Millionen Euro bereitgestellt. Franz Josef Pschierer, bayerischer Staatsminister für Wirtschaft, Energie und Technologie:


Prinzip des Liquid Organic Hydrogen Carrier (LOHC)

Copyright: Forschungszentrum Jülich/SeitenPlan


Prof. Peter Wasserscheid, Leiter des Helmholtz-Instituts Erlangen-Nürnberg für Erneuerbare Energien (HI ERN)

Copyright: FAU/David Hartfiel

„Innovative Speicher- und Antriebstechnologien sind wichtige Bausteine für eine umweltverträgliche Energieversorgung und nachhaltige Mobilität. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am HI ERN leisten ausgezeichnete Forschung – gemeinsam mit der Industrie wollen wir hier neue Lösungen in die Anwendung bringen.“

Über 40 Prozent des deutschen Bahnnetzes ist noch nicht elektrifiziert und selbst auf manchen elektrifizierten Abschnitten fahren aufgrund des Linienzuschnitts Dieselfahrzeuge. In vielen anderen europäischen Ländern wie z.B. Schweiz oder Österreich sind Dieselzüge dagegen beinahe ausgestorben oder die Ausnahme.

Ein großer Teil des nicht-elektrifizierten Schienennetzes in Deutschland wird auch in Zukunft nicht von Elektroloks befahrbar sein, zumal eine kollektive Elektrifizierung sehr kosten- und zeitintensiv ist. Für diese Strecken bieten sich auch Züge an, die mit Wasserstoff betrieben werden. Diese fahren vollkommen schadstofffrei – und sogar CO2-neutral, wenn der Wasserstoff aus regenerativen Quellen stammt.

Doch woher beziehen die Bahnen den Wasserstoff? „Für die Betankung der Züge mit Druckwasserstoff oder tiefkalt verflüssigtem Wasserstoff müsste an den Versorgungshöfen eine völlig neue Infrastruktur aufgebaut werden“, erklärt Prof. Peter Wasserscheid, Leiter des Helmholtz-Instituts Erlangen-Nürnberg für Erneuerbare Energien (HI ERN).

„Die LOHC-Technologie ermöglicht es dagegen, die bestehende Infrastruktur weitestgehend beizubehalten.“ Auch die Lagerung und Anlieferung größerer Kraftstoffmengen wäre mit der LOHC-Technologie unbeschränkt möglich, unabhängig von Sicherheitsaspekten, die es beim elementaren Wasserstoff zu beachten gilt. Denn LOHC ist nicht als Gefahrstoff eingestuft.

Die organische Trägerflüssigkeit („Liquid Organic Hydrogen Carrier“) dient den Forschern als eine Art flüssige Pfandflasche für Wasserstoff. Schon ein einziger Liter bindet über 650 Liter Wasserstoff. Von ihrer Handhabung und den physikalischen Eigenschaften her ist die ölige Substanz üblichen Kraftstoffen recht ähnlich und lässt sich mit Tanklastern und Zügen einfach transportieren.

Im Prinzip lassen sich so auch Wasserstoff-Tankstellen mit Wasserstoff beliefern, an denen dann Wasserstoffzüge wie der kurz vor der Zulassung stehende Coradia iLint der Firma Alstom betankt werden können. Doch in ihrem Projekt gehen die Forscher des HI-ERN noch einen Schritt weiter:

„Unser Ziel ist es, den Wasserstoff-beladenen LOHC-Träger direkt auf den Zug zu vertanken. Der Wasserstoff wird dann anschließend im Fahrbetrieb an Bord des Zuges freigesetzt und in einer Brennstoffzelle verstromt“, erläutert Projektkoordinator Dr.-Ing. Patrick Preuster.

„In unserem Projekt geht es unter anderem darum, die Apparate, die für die Freisetzung des Wasserstoffs benötigt werden, für mobile Anwendungen anzupassen.“ Dabei gelte es nicht nur, Größe und Gewicht zu verringern. Für den mobilen Einsatz werden Freisetzungsapparate benötigt, die gut auf dynamische Lastwechsel reagieren, etwa vor Anfahrten und Anstiegen, wenn besonders viel Leistung – und entsprechend viel Wasserstoff – benötigt wird.

Direkt-LOHC-Brennstoffzelle im Fokus

Neben der katalytischen On-Board Dehydrierung verfolgen die Forscher noch einen besonders innovativen Ansatz: die Entwicklung einer Direkt-LOHC-Brennstoffzelle für mobile Anwendungen. Die Direkt-Brennstoffzelle erzeugt elektrische Energie direkt aus beladenem LOHC. Ein zusätzlicher Apparat zur katalytischen Freisetzung des Wasserstoffgases an Bord des Zuges würde dann entfallen. In den Labors des HI ERN werden erste Prototypen von Direkt-LOHC-Brennstoffzellen bereits betrieben, deren Ergebnisse sehr vielversprechend sind.

Das Forschungsprojekt startete im Januar 2018 mit einem dreijährigen Vorprojekt zur Erarbeitung wichtiger Grundlagen. Läuft alles wie geplant, folgt ab 2019 ein deutlich größeres Demonstrationsprojekt, in dem unter Federführung der Forscher des HI-ERN innerhalb von fünf Jahren ein erster Zugdemonstrator entwickelt werden soll.

Im Demonstrationsprojekt wird auch eine intensive Kooperation mit der Industrie angestrebt, die an den neuen Konzepten des HI ERN bereits großes Interesse zeigt. Die Bayerische Staatsregierung hat Anfang Januar 2018 die Bayerische Elektromobilitäts-Strategie Schiene – kurz BESS genannt – beschlossen, die vorsieht, bei erfolgreicher Zulassung die Praxistauglichkeit dieser Züge im Schienenpersonennahverkehr des Freistaats mit einem Pilotprojekt zu testen.

Weitere Informationen:

http://www.fz-juelich.de/SharedDocs/Pressemitteilungen/UK/DE/2018/2018-04-19-loh... Pressemitteilung des Forschungszentrums Jülich

Dipl.-Biologin Annette Stettien | Forschungszentrum Jülich

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verkehr Logistik:

nachricht BBSR-Studie untersucht ÖPNV-Angebot in den Regionen
24.10.2018 | Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR)

nachricht Der Truck der Zukunft
19.09.2018 | Technische Universität München

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verkehr Logistik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Erste Diode für Magnetfelder

Innsbrucker Quantenphysiker haben eine Diode für Magnetfelder konstruiert und im Labor getestet. Das von den Forschungsgruppen um den Theoretiker Oriol Romero-Isart und den Experimentalphysiker Gerhard Kirchmair entwickelte Bauelement könnte eine Reihe neuer Anwendungen ermöglichen.

Elektrische Dioden sind wichtige elektronische Bauteile, die elektrischen Strom in eine Richtung leiten, die Stromleitung in der anderen Richtung aber...

Im Focus: First diode for magnetic fields

Innsbruck quantum physicists have constructed a diode for magnetic fields and then tested it in the laboratory. The device, developed by the research groups led by the theorist Oriol Romero-Isart and the experimental physicist Gerhard Kirchmair, could open up a number of new applications.

Electric diodes are essential electronic components that conduct electricity in one direction but prevent conduction in the opposite one. They are found at the...

Im Focus: Millimeterwellen für die letzte Meile

ETH-Forscher haben einen Modulator entwickelt, mit dem durch Millimeterwellen übertragene Daten direkt in Lichtpulse für Glasfasern umgewandelt werden können. Dadurch könnte die Überbrückung der «letzten Meile» bis zum heimischen Internetanschluss deutlich schneller und billiger werden.

Lichtwellen eigenen sich wegen ihrer hohen Schwingungsfrequenz hervorragend zur schnellen Übertragung von Daten.

Im Focus: Nonstop-Transport von Frachten in Nanomaschinen

Max-Planck-Forscher entdecken die Nanostruktur von molekularen Zügen und den Grund für reibungslosen Transport in den „Antennen der Zelle“

Eine Zelle bewegt sich ständig umher, tastet ihre Umgebung ab und sendet Signale an andere Zellen. Das ist wichtig, damit eine Zelle richtig funktionieren kann.

Im Focus: Nonstop Tranport of Cargo in Nanomachines

Max Planck researchers revel the nano-structure of molecular trains and the reason for smooth transport in cellular antennas.

Moving around, sensing the extracellular environment, and signaling to other cells are important for a cell to function properly. Responsible for those tasks...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Hüftprothese: Minimalinvasiv oder klassisch implantieren? Implantatmodell wichtiger als OP-Methode

21.11.2018 | Veranstaltungen

Personalisierte Implantologie – 32. Kongress der DGI

19.11.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz diskutiert digitale Innovationen für die öffentliche Verwaltung

19.11.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Erste Diode für Magnetfelder

21.11.2018 | Physik Astronomie

CiViQ rüstet die Telekommunikationsbranche mit Quantentechnologien auf

21.11.2018 | Informationstechnologie

Nach dem Schlaganfall hilft die Smartwatch

21.11.2018 | Informationstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics