Forschung & Entwicklung : Wasserstoff: Die Betankung als Schlüssel zum Erfolg
Im September 2020 feierte die Daimler Truck AG die Weltpremiere des Brennstoffzellen-Konzept-Lkw Mercedes-Benz GenH2 Truck. Mit dem GenH2 Truck zeigt der Hersteller, welche konkreten Technologien er vorantreibt, damit schwere Brennstoffzellen-Lkw flexible und anspruchsvolle Fernverkehrseinsätze mit Reichweiten von bis zu 1.000 Kilometer und mehr mit einer Tankfüllung fahren können. Daimler plant den Beginn der Kundenerprobung des GenH2 Truck für das Jahr 2023, der Serienstart soll in der zweiten Hälfte des Jahrzehnts folgen. Die Leistungsfähigkeit des Fahrzeugs soll dabei dank des Einsatzes von flüssigem anstatt gasförmigem Wasserstoff aufgrund der deutlich höheren Energiedichte gleichauf mit der eines vergleichbaren konventionellen Diesel-Lkw liegen. Das neue Betankungsverfahren soll in der Serienversion des GenH2 Truck umgesetzt werden. Zunächst wird es in weiteren Prototypen validiert.
Entwicklungspartnerschaft von Linde und Daimler
Linde und die Daimler Truck AG haben dazu eine Vereinbarung zur gemeinsamen Entwicklung der nächsten Generation von Flüssigwasserstoff-Betankungstechnologie für Brennstoffzellen-Lkw unterzeichnet. Mit ihrer Zusammenarbeit wollen die Partner das Tanken von Wasserstoff so einfach und praktikabel wie möglich machen. Im Fokus der Kooperation steht ein neues Betankungsverfahren für flüssigen Wasserstoff („subcooled“ liquid hydrogen, „sLH2-Technologie“). Der innovative Ansatz ermöglicht eine höhere Speicherdichte, eine größere Reichweite, eine schnellere Betankung und eine höhere Energieeffizienz. Das neue Verfahren wird ein im Vergleich zum Umgebungsdruck höheres Druckniveau sowie eine spezielle Temperaturregelung nutzen, um den sogenannten Boil-off-Effekt und „Rückgas“ (Gas aus dem Fahrzeugtank, das zum Tank der Tankstelle zurückfließt) während der Betankung zu vermeiden. Zudem erfordert das Verfahren keine komplexe Datenkommunikation zwischen der Tankstelle und dem Lkw während der Betankung. Insgesamt ermöglicht die Technologie damit einfachere Tankstellenkonzepte. Der Grund für die verbesserte Energiespeicherdichte ist das gegenüber dem Umgebungsdruck höhere Druckniveau. Dies ermöglicht eine höhere Wasserstoffmasse im Tank.
Die Unternehmen planen die erste Betankung eines Prototyp-Lkw an einer Pilotstation in Deutschland für das Jahr 2023. Linde und die Daimler Truck AG beabsichtigen ein hohes Maß an Transparenz und Offenheit rund um die relevanten Schnittstellen der gemeinsam entwickelten Technologien. Indem möglichst viele weitere Unternehmen eigene Betankungs- und Fahrzeugtechnologien unter Nutzung des neuen Flüssigwasserstoff-Standards entwickeln, soll ein globaler Massenmarkt für das neue Verfahren etabliert werden.
Sven Ennerst, Vorstandsmitglied der Daimler Truck AG, verantwortlich für Entwicklung, Einkauf und Region China: „Wir bei der Daimler Truck AG verfolgen die Vision des CO2-neutralen Transports der Zukunft. Die wasserstoffbasierte Brennstoffzelle ist dabei eine Schlüsseltechnologie von strategischer Bedeutung. Mit unserer Zusammenarbeit mit Linde als führendem Unternehmen für Wasserstoff-Betankungstechnologie wollen wir die Zukunftsfähigkeit und Akzeptanz von Brennstoffzellen-Lkw auf Wasserstoffbasis in der Branche erhöhen. Flüssiger Wasserstoff bietet bereits zahlreiche Vorteile, und das neue Verfahren wird dazu beitragen, dass weitere hinzukommen.“
„Als Pionier in der Wasserstoff-Betankungstechnologie und einer der größten Akteure auf dem Wasserstoffmarkt freuen wir uns, mit diesem wichtigen Meilenstein zur Weiterentwicklung der Wasserstoffwirtschaft beizutragen“, sagte David Burns, Leiter Clean Hydrogen bei Linde. „Zusammen mit der Daimler Truck AG, dem Marktführer bei Nutzfahrzeugen, arbeiten wir daran, wasserstoffbetriebene Lkw schon in naher Zukunft Realität werden zu lassen.“
Flüssigwasserstoff ermöglicht Einsätze mit hohem Energiedurchsatz
Daimler präferiert flüssigen Wasserstoff, da der Energieträger in diesem Aggregatzustand im Gegensatz zu gasförmigem Wasserstoff eine deutlich höhere Energiedichte in Bezug auf das Volumen aufweist. Dadurch kommt ein mit Flüssigwasserstoff betankter Brennstoffzellen-Lkw mit wesentlich kleineren und aufgrund des geringeren Drucks auch erheblich leichteren Tanks aus. Dies lässt einen größeren Laderaum und ein höheres Zuladungsgewicht der Lkw zu. Gleichzeitig kann mehr Wasserstoff getankt werden, was die Reichweite deutlich vergrößert. Somit soll sich der Serien-GenH2 Truck wie entsprechende konventionelle Diesel-Lkw auch für schwer planbare, mehrtägige Fernverkehrstransporte eignen, bei denen der tägliche Energiedurchsatz hoch ist.
Die Daimler Truck AG treibt derzeit die Entwicklung der erforderlichen Tanksystem-Technologien voran, um Flüssigwasserstoff auch für den mobilen Gebrauch als Energieträger für Brennstoffzellen-Serien-Lkw nutzbar zu machen. In der stationären Anwendung, beispielsweise in der Industrie oder in Wasserstofftankstellen, ist die Speicherung von tiefkaltem Flüssigwasserstoff bei -253 Grad Celsius bereits gängige Praxis. Dies gilt auch für den Transport von flüssigem Wasserstoff als Ladung.