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DLR nimmt Testumgebung Balis in Betrieb

Wasserstoff-Brennstoffzellenantriebe DLR nimmt Testumgebung Balis in Betrieb
Brennstoffzellensysteme für den Megawatt-Bereich
Flüssiger Wasserstoff
Anlage für nächsten Jahre ausgelastet

Wasserstoff-Brennstoffzellenantriebe DLR nimmt Testumgebung Balis in Betrieb

Im Projekt Balis errichtet das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Empfingen ein Testfeld, in dem Brennstoffzellen-Antriebe für unterschiedliche Verkehrsträger erprobt werden. Im Mittelpunkt des Projekts stehen Brennstoffzellen-Systeme mit einer Leistung von rund 1,5 Megawatt, die zukünftig zum Beispiel Schiffe antreiben und perspektivisch in der Luftfahrt zum Einsatz kommen. Aktuell sind solche Systeme noch nicht auf dem Markt erhältlich.

dlr nimmt testumgebung balis in betrieb

Im Testfeld Balis beschäftigt sich das DLR mit der Entwicklung von neuartigen Antriebssystemen auf Basis von Wasserstoff-Brennstoffzellen mit einer Leistung im Megawatt-Bereich. (Bild: ROGER_RIEDEL)

Kommt in Brennstoffzellen grüner Wasserstoff zum Einsatz, können diese zu einer klima- und umweltverträglichen Mobilität beitragen. Die neue Anlage befindet sich auf dem Innovationscampus des E2U Empfinger Entwicklungszentrum für Umwelttechnologie. Dort fand am 28. Oktober 2024 die feierliche Inbetriebnahme statt.

Das komplexe und modular aufgebaute Balis-Testfeld ermöglicht es, sowohl einzelne Komponenten und als auch ganze Antriebsstränge umfassend zu untersuchen: Dazu gehören das Brennstoffzellen-System selbst, Elektromotoren, Tankinfrastruktur sowie Steuerungs- und Regelungstechnik. Alle Teile der Anlage sind in Containern untergebracht. Verantwortet wird das Projekt vom DLR-Institut für Technische Thermodynamik.

Brennstoffzellensysteme für den Megawatt-Bereich

Zusätzlich zum Aufbau und Betrieb des Testfelds baut das DLR ein eigenes elektrisches Antriebssystem der Megawatt-Leistungsklasse auf. Es besteht aus Brennstoffzellen-System, Wasserstofftank, Elektromotor sowie Steuerungskomponenten und Leistungselektronik. 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.

Flüssiger Wasserstoff

Ein weiterer Forschungsschwerpunkt der Testinfrastruktur ist die Handhabung von flüssigem Wasserstoff (liquid hydrogen, LH2) in großen Mengen für den Betrieb des gesamten Antriebssystems. Dazu baut das DLR aktuell einen Versuchstank und die notwendige Betankungsinfrastruktur auf. Bezogen auf das Speichervolumen hat LH2 eine höhere Speicherdichte als gasförmiger Wasserstoff. Flüssig wird Wasserstoff allerdings erst bei sehr tiefen Temperaturen ab –253 Grad Celsius. Das Verflüssigen, Speichern und Weiterleiten des Wasserstoffs stellen aus diesem Grund spezielle Bedingungen an die Infrastruktur, um Druck und Temperatur konstant zu halten.

Anlage für nächsten Jahre ausgelastet

Für die nächsten drei Jahre ist die Testumgebung Balis schon ausgelastet mit Forschungsvorhaben und Kooperationsprojekten mit Industriepartnern. Zu den Unternehmen, mit denen das Zentrum dafür zusammenarbeitet, gehören Start-ups, Mittelständler und Global Player aus dem Energie- und Luftfahrtsektor. Dazu zählen unter anderem die DLR-Ausgründung H2FLY sowie der Brennstoffzellenhersteller PowerCell, Compact Dynamics sowie der Hersteller und Lieferant von technischen Gasen Air Liquide. Aus dem Luftfahrtsektor arbeitet das DLR unter anderem mit Diehl Aerospace, GE Aerospace und Deutsche Aircraft zusammen. Systempartner, mit dem die Anlage ausgelegt und realisiert wurde, ist das Unternehmen AVL. (se)

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