Um den Aufbau und den Betrieb der Wasserstoff-Tankstellen effizienter und kostengünstiger zu gestalten, entwickeln derzeit der Lehrstuhl Energietechnik der Universität Duisburg-Essen (UDE) und das Zentrum für Brennstoffzellen-Technik (ZBT) Simulationsmodelle der Tankstellenkomponenten, um Designs zu analysieren und zu bewerten. Das Forschungsvorhaben „Entwicklung und experimentelle Validierung von Modellen zur verfahrenstechnischen Auslegung und techno-ökonomischen Bewertung von Wasserstofftankstellen (HRS-Modell)“ wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie mit 530.000 Euro gefördert und läuft zweieinhalb Jahre.
Wasserstofffahrzeuge – genauer: Fahrzeuge mit Brennstoffzellen und Wasserstofftank – sind noch selten auf den Straßen zu finden; spezielle Tankstellen noch weniger. Dabei kann der Energieträger vor allem für den Einsatz in Bussen und LKW interessant werden, denn Wasserstoff kann erneuerbare Energien speichern – noch besser als Batterien.
Das Problem: In der Lieferkette – etwa vom Windrad über den Elektrolyseur, der Tankstelle bis hin zum Autotank – geht ein erheblicher Teil der Energie in Umwandlungsprozessen verloren. Wasserstoff ist zudem noch deutlich teurer als fossile Kraftstoffe. „Dennoch ist Wasserstoff aus Sonnen- und Windstrom ein wichtiger Energiespeicher der Zukunft, denn er belastet nicht die Umwelt“, erklärt Projektleiter Dr. Jürgen Roes vom Lehrstuhl Energietechnik. Daher ist es sinnvoll, so effizient wie möglich mit den Ressourcen umzugehen und schon jetzt über einen möglichst kostengünstigen Einsatz nachzudenken.
Die Wissenschaftler:innen der UDE und des ZBT nehmen sich dafür die wesentlichen Komponenten einer Wasserstofftankstelle vor. Auf dem Testfeld des ZBT untersuchen sie Zapfsäule, Behältergröße und -druck, fügen die Ergebnisse in Simulationen ein und errechnen, in welchem Verhältnis die einzelnen Bausteine zueinanderstehen müssen, damit das Tanken effizient wird. „Wichtig ist auch, wie stark frequentiert die Tankstelle ist. Eine im Schwarzwald, die selten am Tag besucht wird, muss anders aussehen als eine Tankstelle an einer Autobahn oder einem städtischen Unternehmen, an der ständig getankt wird“, so Roes.
Das an dem Modell bereits großes Interesse besteht, sieht der Forscher an den mehr als 15 Unternehmen, aus denen der projektbegleitende Ausschuss besteht. Die Expert:innen gehen davon aus, dass in Zukunft von einer mittleren vierstelligen Anzahl an Wasserstofftankstellen auszugehen ist – die LKW-Betriebstankstellen noch nicht mit eingerechnet. Europaweit seien einige 10.000 zu erwarten.
