Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) errichtet auf ihrem Testgelände in Horstwalde bei Berlin eine digital vernetzte Forschungstankstelle für Wasserstoff. Ziel ist es, die Sicherheit und Wirtschaftlichkeit solcher Anlagen und damit der gesamten Wasserstoffinfrastruktur in Deutschland zu steigern und das Vertrauen in moderne Wasserstofftechnologien zu fördern. Das Pilotprojekt wird mit rund 8 Mio. Euro vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz im Rahmen der Initiative Qualitätsinfrastrukur-Digital QI-Digital gefördert.
Mit der digitalen Forschungstankstelle treibt die BAM zugleich auf ihrem zwölf Quadratkilometer großen Testgelände in Brandenburg den Aufbau eines Testzentrums für moderne Wasserstofftechnologien voran. Bereits in Errichtung ist dort eine Testplattform für Wasserstoff- und Wasserstoff-Erdgas-Pipelines. Geplant sind ferner ein Hochdruckprüfstand bis 1000 bar, ein Prüffeld für Flüssigwasserstoff und eine Prüfhalle für Wasserstoff-Speicher.
Der zügige Ausbau eines Wasserstoff-Tankstellennetzes ist ein wichtiger Bestandteil der nationalen Wasserstoffstrategie der Bundesregierung. Damit soll die Versorgungssicherheit von Wasserstoff im Mobilitätssektor langfristig gewährleistet werden.
Schon heute stellt der Betrieb einer Wasserstofftankstelle besondere Anforderungen an deren Sicherheit und Qualität. Den Energieträger speichern Nutzer bei bis zu 500 bar in Druckgasbehältern. Transportfahrzeuge liefern ihn an. Vor dem Betanken wird das Gas auf 1000 bar komprimiert und anschließend auf minus 40 Grad abgekühlt, um eine schnelle Betankung zu ermöglichen. Sämtliche Abläufe sind mit großen Beanspruchungen der beteiligten Komponenten und ihren Werkstoffen verbunden.
Bessere Wirtschaftlichkeit dank Digitalisierung
Um die Betriebssicherheit einer Wasserstofftankstelle zu gewährleisten, werden Druckgasspeicher, Rohrleitungen, Kompressoren und Kälteanlagen in regelmäßigen Wartungsintervallen überprüft. Dazu muss man einzelne Teile ausbauen. Aktuell sind entsprechende Inspektionen mit mehrtägigen Ausfallzeiten und hohen Kosten verbunden. Für Kunden steht die Tankstelle während der Wartungszeit nicht zur Verfügung – bei dem wenig ausgebauten Tankstellennetz ein besonderer Nachteil.
Mit einer durchgehenden Digitalisierung der Drucktechnik ließen sich die Inspektionszeiten intelligent steuern und so die Wirtschaftlichkeit, die Sicherheit und gleichzeitig die Verfügbarkeit von Wasserstofftankstellen weiter erhöhen. Um zu demonstrieren, wie eine digitalgestützte Qualitätssicherung die bisher analogen Methoden ersetzt, errichtet die BAM auf ihrem Testgelände 50 Kilometer südlich von Berlin eine Forschungstankstelle für Wasserstoff.
Dabei vernetzt man erstmals alle Komponenten digital miteinander. Zudem wertet ein System mit Sensoren erfasste Daten zentral aus. Die gesamte Tankstelle bildet ein digitaler Zwilling ab. So können innovative Wartungskonzepte, wie das Structural Health Monitoring und eine angepasste Inspektion, zum Einsatz kommen. In Zukunft können diese die bisherigen analogen Wartungsmethoden verkürzen oder ganz ersetzen. Zugleich sollen die gewonnenen Erkenntnisse in Normen und Regelwerke einfließen, um die erforschten digitalen Ansätze qualitätsgesichert und rechtskonform anzuwenden.
Das Forschungsprojekt ist Teil der Initiative ,,Qualitätsinfrastruktur Digital“, mit der die beteiligten Institutionen den Weg zu einer zeitgemäßen digital-gestützten Qualitätssicherung ebnen möchten. Ziel ist, die globale Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands zu sichern.
(BAM/2022)
