Simulation von H2-Betankungsvorgängen und Entwicklung von Betankungsprotokollen

In Schienenfahrzeugen wird Wasserstoff derzeit gasförmig bei 350 bar gespeichert. Schienenfahrzeuge des Schienenpersonennahverkehrs (SPNV) führen in etwa 160 - 320 kg Wasserstoff mit sich.

Motivation

Eine Herausforderung für Wasserstoffzüge ist das Sicherstellen einer kurzen Betankungszeit unter allen Umgebungsbedingungen. Ursache dafür ist, dass die Wasserstofftanks eine Temperatur von mehr als 85°C nicht überschreiten dürfen. Der Wasserstoff erwärmt sich jedoch während des Betankungsvorgangs in Folge der Kompression des Gases in den Tanks sowie des negativen Joule-Thomson Koeffizienten des Wasserstoffs. Folglich besteht ein Zielkonflikt zwischen einer kurzen Betankungszeit und der Einhaltung der maximalen Wasserstofftemperatur.

Forschungsportfolio

Für die Versorgung von wasserstoffbetriebenen Schienenfahrzeugen werden am Institut für Fahrzeugkonzepte Anforderungen an die Wasserstoffbetankung erhoben. Darüber hinaus werden Simulationsmodelle des Betankungsprozess erstellt und diese mit Messdaten validiert. Somit können verschiedene Betankungskonzepte untersucht werden mit dem Ziel den Füllprozess zu beschleunigen.

Zusätzlich bringen die Forscherinnen und Forscher ihr Know-How im Gremium "Normungsroadmap Wasserstofftechnologien - AG Schienenfahrzeuge" ein und sind in nationalen und internationalen Umsetzungsprojekten involviert.

Projektreferenzen

Veröffentlichungen

Kontakt

Dr.-Ing. Michael Schier

Abteilungsleitung
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt
Institut für Fahrzeugkonzepte
Fahrzeug-Energiekonzepte
Pfaffenwaldring 38-40, 70569 Stuttgart