Ein kleines Molekül auf großer Fahrt

Wasserstoff ist das kleinste bekannte Molekül unserer Zeit, und ebendieses kleine Molekül soll der Energieträger der Zukunft sein. Was so vielversprechend klingt, birgt noch viele Herausforderungen – gerade im logistischen Bereich. Genau an dieser Stelle setzt die Forschung des Fraunhofer IML an. Im Projekt »H2LogisticsOnRail« wird unser kleines Molekül H2 auf eine große Fahrt geschickt, die nicht nur grün, sondern auch noch smart ist. 

Wasserstoff, gerade wenn er grün hergestellt wird, spielt eine Hauptrolle bei der Energiewende Deutschlands und darüber hinaus. Bisher wurde unser kleines Molekül entweder in flüssiger Form zwar umweltfreundlich, aber sehr aufwendig, über den Schienenverkehr transportiert oder aber in komprimierter Gasform über den Straßenverkehr. An dieser Stelle fehlt eine umfassende logistische Lösung, die den Standards des intermodalen Verkehrs entspricht und zusätzlich die Anforderungen an einen sicheren Bahnverkehr erfüllt. Die Lösung: ein smarter Wasserstoff-Container, der nicht nur mehr Sicherheit schafft, sondern auch noch ganz im Sinne der Energiewende Emissionen einspart. Und zudem den Transport einer größeren Menge Wasserstoff je Containereinheit ermöglicht. An diesem Ziel arbeiten die Firma Hexagon Purus, weltweit führender Hersteller von Wasserstoff-Hochdruckbehältern und Transportsystemen, Endress+Hauser, Spezialist für Messgeräte, Dienstleistungen und Lösungen für die Prozessautomatisierung, Infraserv Höchst, Betreibergesellschaft des Industriepark Höchst und führender Industriedienstleister für die Chemie- und Pharmaindustrie, DB Cargo BTT, europäischer Dienstleister für integrierte Chemie-, Mineralöl- und Gefahrengutlogistik und die Experten des Fraunhofer IML gemeinsam im Projekt »H2LogisticsOnRail«. »Um den hohen Erwartungen gerecht zu werden, haben wir gemeinsam mit unseren Partnern das beste aus den Bereichen Wasserstoff, Logistik und Industrie gebündelt. Gemeinsam haben wir uns der Herausforderung gestellt, den Transport der Zukunft zu entwickeln und bereits heute einen smarten Wasserstoff-Container auf die Schiene zu bringen«, erzählt Moritz Tennhoff, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer IML. Um unser kleines H2 -Molekül also möglichst sicher und grün von A nach B zu transportieren, wird der gasförmige Wasserstoff auf bis zu 500 bar komprimiert und in extra dafür angefertigte Wasserstoff-Behälter befüllt. Der Transport-Container, der eine Vielzahl dieser WasserstoffBehälter umfasst, kann sicher und umweltfreundlich per Güterzug transportiert werden. Oder alternativ und in Kombination per Binnenschiff oder per Lkw. Um diese Sicherheit zu gewährleisten, wurde der Container mit einer Vielzahl an Sensoren ausgestattet. 

Während der gesamten Lieferkette wird unser Molekül genauestens überwacht – seien es Standort, Temperatur, Druck. Neben den grundsätzlichen Eigenschaften des Tanks deckt das von Fraunhofer IML und BTT entwickelte Softwarekonzept außerdem noch Befüllung, Entnahme und passend dazu die Abrechnung ab. All diese Daten werden in Echtzeit in eine Cloud übertragen und gesammelt. So können mögliche Störungen oder unerwartete Ereignisse frühzeitig identifiziert werden. Zudem sollen zukünftig noch Vorhersagen zu möglichen kritischen Fällen oder zur Notwendigkeit einer Instandhaltung ermöglicht werden, auf Basis der bis dahin gesammelten Daten. Dies alles erhöht nicht nur die Transparenz entlang der gesamten multimodalen Lieferkette, auch die Vorteile des grün hergestellten Wasserstoffs werden dank umweltfreundlichem Transport voll ausgenutzt. »Im Vergleich zum dieselbetriebenen LKW-Trailer, beladen mit herkömmlichen Druckflaschen, können wir bis zu 80 Prozent weniger CO2 -Ausstoß verzeichnen, bei deutlich geringeren Kosten und noch enorm viel Potenzial, die Technologie in Zukunft weiter auszubauen. Ein nächster Schritt könnte es sein, den Container als eine temporäre Tankstelle auszubauen, um stationäre Abgaben möglich zu machen«, erörtert Tennhoff weiter.

Das seit Ende 2022 laufende Projekt befindet sich derzeit in einer Pilotphase, in der die in der Entwicklung befindlichen Container allen möglichen Extremen, wie wetterbedingte Umstände und Auffahrtstests, ausgesetzt werden. Sobald diese Tests abgeschlossen sind, wird das Molekül der Zukunft zum ersten Mal im smarten Container auf die große Reise geschickt. Die produzierten Behälter werden in einen Container verbaut, mit jeglichen getesteten Sensoren versehen und von DB Cargo BTT unter Realbedingungen transportiert. Eine erste Probestrecke wird der Transport zum Industriepark Höchst sein. In diesem Test werden Daten generiert, ausgewertet und ggf. Anpassungen getroffen. Nach diesem letzten Test werden die Wasserstoff-Container in Massenproduktion hergestellt und sollen dann in ganz Deutschland genutzt werden – vom einfachen Transport von A nach B bis hin zu weiteren multimodalen Transporten. Darüber hinaus kann aus dem Konzept des Fraunhofer IML eine operative Software entwickelt und auf individuelle Bedürfnisse verschiedener Industriekunden angepasst werden.