Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) treibt die Entwicklung von Brennstoffzellen-Antrieben voran und hat eine sogenannte „Testumgebung“ in Betrieb genommen.
Im Projekt BALIS baut das (DLR) in Empfingen ein „einzigartiges wissenschaftliches Testfeld“ auf, wie jetzt bei der Veranstaltung mit Vertretern aus Politik, Verwaltung und Industrie bekannt gemacht wurde.[ds_preview]
Das DLR entwickelt und erprobt mit ihm Brennstoffzellen-Antriebe für unterschiedliche Verkehrsträger. Im Fokus des BALIS-Projekts stehen Systeme mit einer Leistung von rund 1,5 MW, die zukünftig zum Beispiel Schiffe antreiben und perspektivisch in der Luftfahrt eingesetzt werden können.
Das Projekt BALIS wurde im Rahmen des Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NOW) mit insgesamt knapp 30 Millionen Euro durch das Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV) gefördert und über den Energie- und Klimafonds finanziert. Die Förderrichtlinie wurde von der Nationale Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NOW) koordiniert und durch den Projektträger Jülich (PtJ) umgesetzt.
Aktuell sind solche Systeme noch nicht auf dem Markt erhältlich. Kommt in Brennstoffzellen Wasserstoff aus erneuerbaren Quellen – sogenannter grüner Wasserstoff – zum Einsatz, sollen sie CO2-freie und damit klima- und umweltverträgliche Mobilität ermöglichen. Die Anlage befindet sich auf dem Innovationscampus des E2U Empfinger Entwicklungszentrum für Umwelttechnologie. Dort hat gestern die Inbetriebnahme mit Vertretenden aus Politik, Verwaltung und Industrie stattgefunden. Das Bundesministerium für Digitales und Verkehr fördert das Testfeld BALIS mit 26 Mio. €.
„Der Dialog zwischen Forschung und Industrie, der beim Aufbau und der Nutzung von Großanlagen wie BALIS entsteht, ist für beide Seiten von unschätzbarem Wert. Denn so zeigen wir gemeinsam, dass neue Technologien nicht nur funktionsfähig sind, sondern entwickeln sie hin zu einer Größe und einer Wirtschaftlichkeit, womit sie als Lösung für die Industrie interessant werden“, sagte Karsten Lemmer, Mitglied des DLR-Vorstands und verantwortlich für Innovation, Transfer und wissenschaftliche Infrastrukturen.
„Der Verkehr steht vor großen Herausforderungen und Wasserstoff bietet uns die Chance, emissionsfreie Antriebssysteme für unterschiedliche Verkehrsträger zu entwickeln und zu implementieren. Mit gezielter Förderung unterstützen wir Forschung und Entwicklung, um innovative und am Ende marktfähige Lösungen zu schaffen. Gemeinsam mit Industrie und Wissenschaft legen wir so die Grundlagen für eine nachhaltige Mobilität“, erklärte Hartmut Höppner, Staatssekretär im Bundesministerium für Digitales und Verkehr.
Das komplexe und modular aufgebaute BALIS-Testfeld ermöglicht es den Angaben zufolge, einzelne Komponenten und auch ganze Antriebsstränge umfassend zu untersuchen: Dazu gehören das Brennstoffzellen-System selbst, Elektromotoren, Tankinfrastruktur sowie Steuerungs- und Regelungstechnik. Aufgrund des flexiblen Aufbaus und der damit verknüpften Forschungsmethodik sei die Anlage damit „weltweit einmalig“. Alle Teile der Anlage sind in Containern untergebracht. Verantwortet wird das Projekt vom DLR-Institut für Technische Thermodynamik.
Neue Generation von Brennstoffzellen-Systemen
Zusätzlich zum Aufbau und Betrieb des Testfelds baut das DLR auch ein eigenes elektrisches Antriebssystem der Megawatt-Leistungsklasse auf. Es besteht aus Brennstoffzellen-System, Wasserstofftank, Elektromotor sowie Steuerungskomponenten und Leistungselektronik. Damit gehört das DLR zu den ersten Einrichtungen, die über ein solches System verfügt. Mit ihm lassen sich alle Prozessschritte eines Brennstoffzellen-Antriebssystems grundlegend erfassen, verstehen und qualifizieren.
Die größten kommerziell erhältlichen Brennstoffzellen für mobile Anwendungen haben eine Leistung von bis zu mehreren hundert Kilowatt. Um den Megawatt-Bereich zu erreichen, müssen die Brennstoffzellen-Systeme aus mehreren verschalteten Brennstoffzellen-Modulen aufgebaut werden. Daraus ergeben sich hohe Betriebsspannungen und -ströme. Diese müssen für einen stabilen und effizienten Betrieb optimal gesteuert werden. Gleichzeitig sind ein geringes Gewicht und eine hohe Effizienz des Antriebssystems entscheidend für die kommerzielle Anwendung im Schwerlastbereich. Im Fokus der Arbeiten steht deshalb zunächst das Verhalten und die Optimierung dieses Megawatt-Antriebssystems für einen stabilen Betrieb bei unterschiedlichen Lastszenarien.
Ein weiterer Forschungsschwerpunkt der BALIS-Testinfrastruktur ist die Handhabung von flüssigem Wasserstoff (liquid hydrogen, LH2) in großen Mengen für den Betrieb des gesamten Antriebssystems. Dazu baut das DLR aktuell mit zusätzlichen Mitteln von rund drei Millionen Euro einen Versuchstank und die notwendige Betankungsinfrastruktur auf.
