Fahrzeugtechnologien, MdZ 5. Ausschreibung (2014)

FCH REFuel

FCH REFuel - Entwicklung einer modularen Low-Cost H2-Tankstelle mit Elektrolyse für 350 und 700 bar und FC REX Fahrzeug

Eine flexible modulare kostenoptimierte Wasserstoff-Versorgungsinfrastruktur für industrielle, automotive und gewerbliche Anwendungen bestehend aus einer skalierbaren 350 bar Hochdruckelektrolyse, einem optionalen 700 bar Kompressormodul und Abgabemodulen für beide Druckniveaus für unterschiedliche Kundenanforderungen wird entwickelt. Auf Basis eines bestehenden batterieelektrischen Fahrzeugs für den kommunalen Einsatz (ELI) wird ein Brennstoffzellen Range Extender Fahrzeug (H2ELI) entwickelt. Die Gesamtfahrzeug-integration des Brennstoffzellen-Range-Extender-Systems erfolgt nach Optimierung und Testbetrieb an einem neuartigen vorhandenen Brennstoffzellen-systemintegrationsprüfstand. Im Rahmen des abschließenden Testbetriebs werden die im Projekt entwickelten Technologien einzeln und im Zusammenwirken validiert.

Problematik und Ausgangssituation:
Für den Verkehrssektor ist die Verfügbarkeit von H2-Betankungsanlagen in Österreich stark begrenzt. Von drei bestehenden Tankstellen sind zurzeit nur zwei im Einsatz (Wien, Graz). Lösungen für eine kostengünstige und skalierbare H2-Infrastrukturtechnologie für Home Refuelling-Anwendungen für die Markteinführungsphase von Brennstoffzellenautos bis hin zu industriellen Großanwendungen werden benötigt. Ein wirtschaftlicher Betrieb von H2-Infrastruktur ist jedoch nur in Kombination mit entsprechender Auslastung und daher bisher für entsprechend große Flotten möglich. Speziell im Bereich von Intralogistikanwendungen hat sich die Kombination von Fahrzeug- und Infrastrukturprojekten bewährt. Dieses Konzept ist insofern auf Gewerbe-, Kommunalfahrzeug-, und Automotive Anwendungen übertragbar, als die Forderung nach Flexibilität in der Skalierung, Hochverfügbarkeit durch entsprechende Redundanz und Robustheit und Kostenanforderungen für den abgegebenen Treibstoff gemeinsam gelten.

Ziele und Methode:
Im beantragten Projekt soll daher eine modulare skalierbare low-cost Wasserstoff-Infrastrukturlösung auf Basis von Hochdruck-PEM Elektrolyse für einen breiten Einsatzbereich entwickelt werden. Bei der Konzeptionierung werden automotive Anwendungen, Home-Refuelling-, Material Handling- und Nischenanwendungen für die Betankung von Kommunalfahrzeugen, Baumaschinen und Airport Ground Support Equipment betrachtet. Die Modularität der H2-Infrastruktur bezieht sich auf die Elektrolyseleistung, die Anzahl der Zapfsäulen und den Druckbereich. Aufbauend auf ein kompressorloses 350 bar Infrastrukturmodul wird ein 700 bar Modul entwickelt, um auch Fahrzeuge mit 700 bar Tanksystemen bedienen zu können. Hohe Verfügbarkeit, Energieeffizienz und geringer Wartungsaufwand soll durch Redundanzen in der Anlagenstruktur, einem hohen Eingangsdruckniveau am Verdichter und Abwärmenutzung erzielt werden. Die Implementierung und Gebäudeintegration für zwei unterschiedliche Anwendungsbereiche erfolgt bei SFL und DB Schenker. Die H2-Infrastruktur bei SFL wird über eine vorhandene Photovoltaik- und Windanlage mit elektrischer Energie versorgt und dient zur Betankung des im Projekt entwickelten Brennstoffzellen-Range-Extender Fahrzeugs „H2ELI“. Das gesamte Antriebssystem des Fahrzeugs wird am neuartigen Brennstoffzellensystemintegrations-prüfstand des HyCentA getestet und unter realitätsnahen Bedingungen für die Fahrzeugintegration optimiert. Bei DB Schenker wird die vorhandene H2-Infrastruktur erweitert, um zukünftig 700 bar Fahrzeuge in der Achse Wien–Linz–Graz bedienen zu können. Abschließend erfolgt ein ausführlicher Testbetrieb und Validierung der entwickelten Technologien.

Ergebnisse und Erkenntnisse:
Durch die modulare Bauweise der H2-Infrastruktur kann die erforderliche H2-Abgabemenge und der erforderliche H2-Abgabedruck mit nur geringem Aufwand an unterschiedliche zukünftige kunden-spezifische Anforderungen angepasst werden. Die Funktionalität der Technologie wird anhand zwei verschiedener realer Einsatzszenarien (SFL, Schenker) in Kombination mit Brennstoffzellen-Range-Extender Fahrzeugen validiert.

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