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 Ostfalia entwickelt selbstlernendes Transportsystem
07.05.2020 | Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften

nachricht Lieferdrohnen statt Postautos?
22.04.2020 | Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg

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: Neue Messung verschärft altes Problem

Seit Jahrzehnten rätseln Astrophysiker über zwei markante Röntgen-Emissionslinien von hochgeladenem Eisen: ihr gemessenes Helligkeitsverhältnis stimmt nicht mit dem berechneten überein. Das beeinträchtigt die Bestimmung der Temperatur und Dichte von Plasmen. Neue sorgfältige, hoch-präzise Messungen und Berechnungen mit modernsten Methoden schließen nun alle bisher vorgeschlagenen Erklärungen für diese Diskrepanz aus und verschärfen damit das Problem.

Heiße astrophysikalische Plasmen erfüllen den intergalaktischen Raum und leuchten hell in Sternatmosphären, aktiven Galaxienkernen und Supernova-Überresten....

Im Focus: New measurement exacerbates old problem

Two prominent X-ray emission lines of highly charged iron have puzzled astrophysicists for decades: their measured and calculated brightness ratios always disagree. This hinders good determinations of plasma temperatures and densities. New, careful high-precision measurements, together with top-level calculations now exclude all hitherto proposed explanations for this discrepancy, and thus deepen the problem.

Hot astrophysical plasmas fill the intergalactic space, and brightly shine in stellar coronae, active galactic nuclei, and supernova remnants. They contain...

Im Focus: Neuartiges Covid-19-Schnelltestverfahren auf Basis innovativer DNA-Polymerasen entwickelt

Eine Forschungskooperation der Universität Konstanz unter Federführung von Professor Dr. Christof Hauck (Fachbereich Biologie) mit Beteiligung des Klinikum Konstanz, eines Konstanzer Diagnostiklabors und des Konstanzer Unternehmens myPOLS Biotec, einer Ausgründung aus der Arbeitsgruppe für Organische Chemie / Zelluläre Chemie der Universität Konstanz, hat ein neuartiges Covid-19-Schnelltestverfahren entwickelt. Dieser Test ermöglicht es, Ergebnisse in der Hälfte der Zeit zu ermitteln – im Vergleich zur klassischen Polymerase-Ketten-Reaktion (PCR).

Die frühe Identifikation von Patienten, die mit dem neuartigen Coronavirus (SARS-CoV-2) infiziert sind, ist zentrale Voraussetzung bei der globalen Bewältigung...

Im Focus: Textilherstellung für Weltraumantennen startet in die Industrialisierungsphase

Im Rahmen des EU-Projekts LEA (Large European Antenna) hat das Fraunhofer-Anwendungszentrum für Textile Faserkeramiken TFK in Münchberg gemeinsam mit den Unternehmen HPS GmbH und Iprotex GmbH & Co. KG ein reflektierendes Metallnetz für Weltraumantennen entwickelt, das ab August 2020 in die Produktion gehen wird.

Beim Stichwort Raumfahrt werden zunächst Assoziationen zu Forschungen auf Mond und Mars sowie zur Beobachtung ferner Galaxien geweckt. Für unseren Alltag sind...

Im Focus: Biotechnologie: Enzym setzt durch Licht neuartige Reaktion in Gang

In lebenden Zellen treiben Enzyme biochemische Stoffwechselprozesse an. Auch in der Biotechnologie sind sie als Katalysatoren gefragt, um zum Beispiel chemische Produkte wie Arzneimittel herzustellen. Forscher haben nun ein Enzym identifiziert, das durch die Beleuchtung mit blauem Licht katalytisch aktiv wird und eine Reaktion in Gang setzt, die in der Enzymatik bisher unbekannt war. Die Studie ist in „Nature Communications“ erschienen.

Enzyme – in jeder lebenden Zelle sind sie die zentralen Antreiber für biochemische Stoffwechselprozesse und machen dort Reaktionen möglich. Genau diese...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Gebäudewärme mit "grünem" Wasserstoff oder "grünem" Strom?

26.05.2020 | Veranstaltungen

Dresden Nexus Conference 2020 - Gleicher Termin, virtuelles Format, Anmeldung geöffnet

19.05.2020 | Veranstaltungen

Urban Transport Conference 2020 in digitaler Form

18.05.2020 | Veranstaltungen

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

Individualisierte Produkte auch in der Massenfertigung

02.06.2020 | Verfahrenstechnologie

Gleichstromnetze für Fabrikhallen

02.06.2020 | Energie und Elektrotechnik

Hochsensitive und schnelle Messverfahren für optische Komponenten: Mit Streulicht zur perfekten Optik

02.06.2020 | Energie und Elektrotechnik

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