Das Betanken eines 40-Tonnen-Schwerlast-Lkw mit 80 Kilogramm flüssigem Wasserstoff dauert hierbei etwa 10 bis 15 Minuten. Dies ermöglicht eine Reichweite von 1.000 Kilometern und mehr. Gleichzeitig senkt die neue sLH2-Technologie die erforderlichen Investitionen für eine Wasserstofftankstelle um den Faktor zwei bis drei, die Betriebskosten sind etwa fünf bis sechs Mal niedriger. Heute kann Flüssigwasserstoff europaweit zuverlässig geliefert werden.
Verbesserung des Tankvorgangs durch Kühlvorgang
Im Vergleich zur herkömmlichen Betankungstechnologie mit flüssigem Wasserstoff (LH2) wird bei dem neuen Verfahren eine neue sLH2-Pumpe eingesetzt, um den Druck des flüssigen Wasserstoffs geringfügig zu erhöhen. Durch diese Methode wird der Wasserstoff zu subcooled liquid hydrogen (sLH2). In diesem Zustand ergibt sich ein sehr robuster und stabiler Betankungsprozess, der Energieverluste beim Betanken auf ein Minimum reduziert. Zudem ist keine Datenübertragung zwischen Tankstelle und Fahrzeug notwendig, was die Komplexität des Betankungsvorgangs weiter reduziert. Gleichzeitig wird die Betankungskapazität auf ein neues Niveau gesteigert. Die Tankstelle hat eine Kapazität von 400 kg flüssigem Wasserstoff pro Stunde. Im Vergleich zur herkömmlichen Betankung mit flüssigem oder gasförmigem Wasserstoff ist sLH2 wesentlich einfacher und bietet gleichzeitig eine höhere Leistung.
Erste öffentliche sLH2-Pilotstation
Mit dem Ziel, einen gemeinsamen Betankungsstandard für wasserstoffbetriebene Lkw zu etablieren, wird die Technologie allen interessierten Parteien über eine ISO-Norm zugänglich gemacht. Andreas Gorbach, Vorstandsmitglied von Daimler Truck, und Jürgen Nowicki, Vorstandsvorsitzender von Linde Engineering, eröffneten mit der Betankung eines Mercedes-Benz GenH2 Truck im Beisein der rheinland-pfälzischen Wirtschaftsstaatssekretärin Petra Dick-Walther und internationalen Pressevertretern die erste öffentliche sLH2-Pilotstation in Wörth am Rhein.
Meilenstein: eine volle Tankladung in 15 Minuten
Andreas Gorbach, Mitglied des Vorstands der Daimler Truck AG, verantwortlich für Truck Technology: „Für die Dekarbonisierung des Transports brauchen wir drei Faktoren: die richtigen Batterie- und Wasserstoff-Lkw, die notwendige Infrastruktur sowie Kostenparität zwischen emissionsfreien und Dieselfahrzeugen. Bei den Fahrzeugen ist die Transformation in vollem Gange. Bei der Wasserstoffinfrastruktur erreichen wir heute einen wichtigen Meilenstein: Dank des sLH2-Standards wird das Tanken mit Wasserstoff so einfach wie mit Diesel – in etwa 10 bis 15 Minuten ist der Tank für über 1.000 km Reichweite voll. Wir rufen jetzt andere Lkw-Hersteller und Infrastrukturunternehmen dazu auf, unserem Ansatz zu folgen und diese Technologie gemeinsam zum Industriestandard zu machen!“
Deutliche Kostenersparnis
Jürgen Nowicki, Executive Vice President Linde plc und CEO von Linde Engineering: „sLH2 steigert die Effizienz von Wasserstoffbetankungsanlagen erheblich. Die erforderlichen Investitionen werden um den Faktor zwei bis drei reduziert und die Betriebskosten um das Fünf- bis Sechsfache gesenkt. Dies und weitere Vorteile machen sLH2 zu einer praktischen, CO2-neutralen Alternative zur Dieselbetankung im Schwerlastverkehr. Die Technologie, die wir zusammen mit Daimler Truck entwickelt haben, ebnet den Weg für eine flächendeckende Betankungsinfrastruktur, auf die heutige Logistikketten angewiesen sind.“
sLH2-Tankstelle setzt Maßstab in Sachen Effizienz
Die neue öffentliche sLH2-Tankstelle in Wörth am Rhein setzt Maßstäbe in puncto Energieeffizienz und Leistung. Mit einem Energieverbrauch von nur 0,05 kWh/kg benötigt sie im Vergleich zur konventionellen Betankung mit gasförmigem Wasserstoff ca. 30-mal weniger Energie. Die Tankstelle hat zudem einen sehr geringen Flächenbedarf von nur 50 Quadratmetern (ohne Zapfsäule) und ermöglicht Konfigurationen, bei denen mehrere Zapfsäulen für die parallele Betankung von Lkw sowie auch eine Betankung mehrerer Fahrzeuge nacheinander möglich sind. Der Flüssigwasserstoff-Speicher hat ein Fassungsvermögen von vier Tonnen, was für etwa zehn Stunden kontinuierliches Betanken ausreicht. Zudem kann die Kapazität der sLH2-Tankstelle durch zwischenzeitliches Nachfüllen auf über acht Tonnen pro Tag erhöht werden.
Ziel: Branchenstandard für die Betankung mit flüssigem Wasserstoff
Daimler Truck und Linde Engineering wollen sLH2 zur führenden Wasserstoffbetankungstechnologie für schwere Lkw machen. Daher bieten beide Unternehmen ein hohes Maß an Transparenz und Offenheit rund um die relevanten Schnittstellen der gemeinsam entwickelten sLH2-Technologie. Die Technologie wurde in einem offenen ISO-Prozess standardisiert und ist für alle interessierten Parteien frei zugänglich. Nun fordern Daimler Truck und Linde Engineering weitere OEM, Infrastrukturunternehmen und Verbände auf, den neuen Flüssigwasserstoff-Standard anzuwenden und damit einen globalen Massenmarkt für das Verfahren zu etablieren.
Ablauf des Tankprozesses
Im Gegensatz zur herkömmlichen Betankung mit flüssigem Wasserstoff (LH2) ist der sLH2-Prozess ähnlich praktisch wie die heutige Dieselbetankungstechnologie. Durch die robuste Isolierung des Betankungsschlauchs und die Gestaltung der Schnittstellen zwischen Zapfpistole und Kraftstofftank ist der Betankungsvorgang äußerst sicher und verhindert das Austreten von Wasserstoff. Daher sind die für die Betankung mit sLH2 erforderlichen Schutzmaßnahmen mit denen für Diesel vergleichbar. Während des Betankungsvorgangs kann flüssiger Wasserstoff bei minus 253 Grad Celsius in zwei angeschlossene 40-kg-Tanks auf beiden Seiten des Lkw-Chassis eingefüllt werden, ohne dass eine spezielle Sicherheitsausrüstung erforderlich ist. Die sLH2-Technologie ermöglicht eine hohe Durchflussmenge von mehr als 400 kg Wasserstoff pro Stunde, und das Befüllen von 80 kg flüssigem Wasserstoff kann in zehn bis fünfzehn Minuten abgeschlossen werden. Schließlich vermeidet das neue Verfahren den sogenannten Boil-off-Effekt: Bei konventioneller Betankung mit flüssigem Wasserstoff wird ein Teil des Wasserstoffs gasförmig und muss aufwändig mit einer zweiten Leitung abgesaugt werden. Beim sLH2-Verfahren bleibt der Wasserstoff während der Betankung flüssig, sodass nur eine Zapfpistole zum Befüllen der Tanks benötigt wird. Das erleichtert die Handhabung und senkt die Investitionskosten. Die neue Tankstelle in Wörth wird von Linde mit flüssigem Wasserstoff versorgt. Linde betreibt die größte Produktions- und Verteilungsinfrastruktur für Wasserstoff weltweit.
Reichweite von 1.000 Kilometern und mehr möglich
Bei der Entwicklung wasserstoffbasierter Antriebe bevorzugt Daimler Truck flüssigen Wasserstoff. In diesem Aggregatzustand hat der Energieträger eine deutlich höhere Energiedichte im Verhältnis zum Volumen als gasförmiger Wasserstoff. Dadurch sind die Tanks eines Brennstoffzellen-Lkw mit flüssigem Wasserstoff im Vergleich zu Kohlenstofftanks für gasförmigen Wasserstoff kostengünstiger. Und durch den geringeren Druck sind sie auch deutlich leichter. Die Technologie ermöglicht somit eine höhere Nutzlast und gleichzeitig kann mehr Wasserstoff transportiert werden, was die Reichweite der Lkw deutlich erhöht. Damit eignet sich der Mercedes-Benz GenH2 Truck wie herkömmliche Diesel-Lkw für den flexiblen und anspruchsvollen Fernverkehr. Im September 2023 hat Daimler Truck dies erfolgreich demonstriert, als ein für öffentliche Straßen zugelassener Prototyp des Mercedes-Benz GenH2 Truck den #HydrogenRecordRun absolvierte und mit 80 Kilogramm flüssigem Wasserstoff an Bord 1.047 km zurücklegte. In der zweiten Hälfte des Jahrzehnts will das Unternehmen die Serienversion des Brennstoffzellen-Lkw einführen.
Erste kundennahe Erprobungen geplant
Voraussichtlich ab Mitte 2024 werden fünf Unternehmen die Möglichkeit nutzen, erste Erfahrungen im CO2-freien Langstreckentransport mit Brennstoffzellen-Fahrzeugen zu sammeln. Die Sattelzug-Lkw werden in Deutschland auf spezifischen Routen in verschiedenen Anwendungsfällen im Fernverkehr eingesetzt und an der nun eröffneten Flüssigwasserstofftankstelle (sLH2) in Wörth am Rhein sowie an einer Tankstelle im Raum Duisburg betankt. Daimler Truck und seine Partnerunternehmen schaffen damit ein Leuchtturmprojekt und zeigen, dass schon heute ein dekarbonisierter Transport mit wasserstoffbetriebenen Lkw möglich ist. Damit die Transformation hin zum Gütertransport mit Wasserstoffantrieben aber auch nachhaltig funktioniert, wird es in den nächsten Jahren darauf ankommen, dass eine flächendeckende und globale Tankinfrastruktur sowie eine ausreichende Versorgung mit grünem Flüssigwasserstoff sichergestellt wird.
