Warum Flüssigwasserstoff?
Neben der gasförmigen Speicherung von Wasserstoff gibt es auch die Möglichkeit, ihn in flüssiger Form zu speichern. LH2 hat den Vorteil, dass viel weniger Platz benötigt wird, sodass mehr Energie auf engem Raum transportiert und gelagert werden kann. Diese kryogene (= sehr kalte) Speichermethode erfordert eine starke Kühlung des Wasserstoffs auf etwa minus 253 Grad Celsius, damit er flüssig bleibt. Dies geschieht in hochisolierten Tanks, die bis dato aus metallischen Werkstoffen bestehen. Diese können bei starker Kälte spröde werden und schrumpfen, sind schwer und bringen noch weitere Nachteile mit sich.
Vorteile von Composite-Tanks
Eine Alternative könnten Tanks aus Composite-Materialien sein – im Vergleich zu Metall sind sie deutlich leichter, weisen eine geringere Wärmeleitfähigkeit auf, sind hochfest bei tiefen Temperaturen und werden dabei sogar eher steifer. Zudem können Composites nicht korrodieren oder verspröden. Composite-Tanks bieten außerdem große Formfreiheit und Integrationsmöglichkeiten und überzeugen in der Fertigung mit automatisierten Prozessen, kurzen Zykluszeiten und Potenzial für niedrigere Stückkosten. Darüber hinaus können sie die Sicherheit erhöhen – durch ihren mehrlagigen Aufbau und integrierbare Sensorik zur Zustandsüberwachung. Einige dieser Faktoren müssen jedoch zunächst evaluiert werden.
Das Forschungsprojekt CroCo
Diese Untersuchungen sollen im Sondierungsprojekt CroCo – Konzeptentwicklung eines kryogenen Composite-Tanks als Technologiedemonstrator für LH2-Antriebssysteme in Luftfahrzeugen – auf konzeptioneller Ebene erfolgen. Untersucht werden die Anforderungen an einen Forschungstank, etwa mechanische und thermische Stabilität unter kryogenen Bedingungen, geeignete Fertigungs- und Isolationskonzepte, das Langzeitverhalten von Materialien bei dynamischer Belastung sowie die sichere Integration von Komponenten wie Ventilen, Pumpen und Sensorik. CroCo arbeitet dabei fachübergreifend zusammen: Der Lehrstuhl für Verarbeitung von Verbundwerkstoffen und Design für Recycling konzentriert sich dabei auf die wickeltechnische Fertigung von plattenförmigen Strukturen als Ausgangsbasis für Prüfkörper zur mechanischen und thermischen Werkstoffprüfung und wir dabei vom PCCL als Drittleister unterstützt. Die FH JOANNEUM addressiert auf simulativer Ebene verschiedene Aspekte des Tankschwappens, ein Phänomen das beim Transport von Flüssigkeiten in Luftfahrzeugen zu unerwünschten, dynamischen Belastungen der Tank- und Tragstrukturen führen kann
Ziel und Ausblick
Ziel ist es, die besten leichten Verbundwerkstoffe für Flüssigwasserstoff-Tanks zu identifizieren, sie bei extremer Kälte zu prüfen und Herstell- sowie Isoliermethoden zu verbessern. Die Erkenntnisse aus der Entwicklung des Prototypen-Tanks sollen in ein Folgeprojekt überführt werden, in dem ein realer Composite-Tank entwickelt wird.
Über das Projekt
Projekttitel: CroCo - Konzeptentwicklung eines kryogenen Composite-Tanks als Technologiedemonstrator für LH2-Antriebsysteme in Luftfahrzeugen
Förderung: FFG WRLT 24/26, WRLT 24/26, Take Off Ausschreibung 2024
Partner: FH JOANNEUM Gesellschaft mbH (Projektkoordinator), Lehrstuhl für Verarbeitung von Verbundwerkstoffen und Design für Recycling an der Montanuniversität Leoben
Kontakt: Dipl.-Ing. Hannah Rabe, hannah.rabe(at)unileoben.ac.at, +43 3842 402 - 2707, Lehrstuhl für Verarbeitung von Verbundwerkstoffen und Design für Recycling
Dieses Projekt wird aus Mitteln der FFG gefördert (www.ffg.at). Die FFG ist die zentrale nationale Förderorganisation und stärkt Österreichs Innovationskraft.
