Wasserstoffaktivitäten im Umfeld des HyCentA. Manfred Klell, HyCentA, Graz. Abschlusskonferenz BZ-Core Groups, Steyr, März 2006

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Lothar Esser
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1 Wasserstoffaktivitäten im Umfeld des HyCentA Manfred Klell, HyCentA, Graz Abschlusskonferenz BZ-Core Groups, Steyr, März 2006 H2 Aktivitäten in A Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten von privaten und öffentlichen Forschungseinrichtungen und Unternehmen Förderungen von Bund, Land und Gemeinde Ca. 60 österreichische Organisationen spielen eine aktive Rolle im Bereich Forschung und Entwicklung von Wasserstoffanwendungen und Brennstoffzellen Einige Aktivitäten im Umfeld des HyCentA werden exemplarisch vorgestellt 1

Förderungen von Bund, Land und Gemeinde Ca.

2 Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie Österreichische Wasserstoff und Brennstoffzellen Initiative: Das A3-Program Austrian Advanced Automotive Technology fördert gemeinsame und fachübergreifende R&D-Projekte. Leitprojekte: umfangreiche öffentlichwirksame Projekte, in denen Erzeuger und Nutzer der Technologie die erfolgreiche Anwendung neuer Technologien unter Beweis stellen. Die Austrian Agency for Alternative Propulsion Systems (A3PS) bietet zusätzlich zu öffentlichen Förderungen Leistungen im Informationsmanagement, bei der Adaptierung rechtlicher Randbedingungen, bei der nationalen und internationalen Vernetzung, in EU Kontakten u.a. EU Integrated Projects HyICE (Entwicklung und Optimierung des Wasserstoff - Verbrennungsmotors) ca. 18 Mio. Volumen, ca. 9 Mio. Förderung 9 Partner, koordiniert von BMW Bauteilversuche und Wasserstoffversorgung StorHy (Wasserstoff Speichersysteme für automotive Anwendungen) 18.7 Mio. Volumen, 10.7 Mio. Förderung 34 Partner, koordiniert von MAGNA STEYR Bauteilversuche und Tanktests 2

Die Austrian Agency for Alternative Propulsion Systems (A3PS) bietet zusätzlich zu öffentlichen Förderungen Leistungen im Informationsmanagement, bei der Adaptierung rechtlicher Randbedingungen, bei

3 Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik Leitung: Prof. Eichlseder H2 VKM Direkteinspritzung H2 Optikmotor LH 2 Speichersystem Heute - austenitischer Stahl - Zylinderform - Prototyp / Mikroserien Nächste Generation - Austenitischer Stahl oder Aluminiumlegierung - Variable Geometrie Zukunftssysteme - Leichte Materialien - Freiformgeometrie - Automotives Design - Automotive Produktionstechnik - Wiederverwertbarkeit 3

Zylinderform - Prototyp / Mikroserien Nächste Generation - Austenitischer Stahl oder Aluminiumlegierung -

4 Hydrogen Center Austria Ausstattung Versorgungsinfrastruktur: vakuumisolierter Tank für l tiefkalt verflüssigten Wasserstoff + Dispenser, Wasserstoff-Konditioniereinrichtung, Wasserstoff-Verdichterstation (bis 450 bar) + Dispenser Tank für tiefkalt verflüssigten Stickstoff l, 2 Stk. Verdampfereinheiten 4

600 l tiefkalt verflüssigten Wasserstoff + Dispenser,

5 Ausstattung Abgabestelle: Zapfsäulen für flüssigen und gasförmigen Wasserstoff (CGH2 bei 300 bar und LH2 ) Ausstattung Prüfzentrum: Container-Prüfstände mit Anschluss für Stickstoff, Helium, flüssigen und gasförmigen Wasserstoff (bis ca. 16 bar), modernste Messtechnik und Sensorik (Infrarotkamera zur Isolationsbewertung), geschultes Fachpersonal. 5

Stickstoff, Helium, flüssigen und gasförmigen Wasserstoff (bis ca.

6 Forschungsprojekte I Magna, TU Graz: Thermodynamische Modellierung und Verifikation eines Tanksystems für flüssigen Wasserstoff (Grundlagenforschung) Entwicklung und Erprobung von Treibstoffleitungen für flüssigen Wasserstoff (Industrielle Forschung) Magna Space Technology, ARC Seibersdorf: Entwicklung und Erprobung von Treibstoffleitungen für flüssigen Wasserstoff für die Raumfahrtanwendung (Grundlagen- / Industrielle Forschung) Montanuniversität Leoben, ARC Seibersdorf : Lebensdaueruntersuchungen von Bauteilen unter Wasserstoffumgebung (Grundlagenforschung) Forschungsprojekte II Entwicklung einer Prüfprozedur für Flüssigwasserstoff- Tankanlagen Steir. Gas-Wärme GmbH: Themen der Erzeugung, Verteilung und Anwendung von Wasserstoff (Grundlagen- / Industrieforschung) Wasserstoff-Informationsplattform Österreich Erste Österreichische Wasserstoffkonferenz, 10. bis 11. Oktober 2005, Graz First International Symposium on Hydrogen Internal Combustion Engines, 28. bis 29. September 2006, Graz 6

(Grundlagen- / Industrielle Forschung) Montanuniversität Leoben, ARC Seibersdorf : Lebensdaueruntersuchungen von Bauteilen unter Wasserstoffumgebung (Grundlagenforschung) Forschungsprojekte II

7 V 1 m 3 Themodyn. Modellierung System 1 - Tank System 2 - Vakuumrohre p 1 m 1 p 3 m m 3 23 V 3 m 12 System 3 - Konditioniertank du 1 du 2 System 1: 0 = + m 12 h12 System 2: 0 = m 12 h12 + m 23 h23 dt dt System 3: du = dt 3 0 m23 h23 + m3 h3 Energiebilanz für Kaltfahrvorgang: dt ms cs = m 12 rh + α A ( T 0 T) 2 dt Füllvorgang Druck [bar] Druck -Messung Druck - Simulation Masse - Messung Masse - Simulation Masse [kg] Zeit [s] 7

1: 0 = + m 12 h12 System 2: 0 = m 12 h12 + m 23 h23 dt dt System 3: du = dt 3 0 m23 h23 + m3 h3 Energiebilanz für

8 Ts Diagramm rho=60 rho=50 rho=40 rho=30 p=15 rho=20 rho=15 p=10 p=5 31 rho=10 T[K] rho=6 rho=4 p=2 rho=2 p=1 21 rho=1 p= x=0.1 x=0.2 x=0.3 x=0.4 x=0.5 x=0.6 x=0.7 x=0.8 x=0.9 rho=0.5 p= s[j/kgk] ARC Seibersdorf Densified and Slush Hydrogen as Propellant SPD-Nanocrystalline Mg and Mg-Alloys for Hydrogen Storage Equal Channel Angular Pressing (ECAP) 8

9 AVL List GmbH Simulation of flow-, combustion- and electrochemical phenomena of H2-engines and fuel cells - AVL FIRE Sensors for humidity and wall film detection in H2 reformers and fuel cells - GaPO4-Crystal Microbalance Testing of H2-fuel cell components and systems Stack diagonsis tool for H2-PEM fuel cells - AVL THDA TM System control and integration of H2-fuel cell systems in vehicles Combustion development of H2-internal combustion engines AVL THDA H 2 -PEMFC Stack Monitoring CFD Simulation of H 2 -PEMFC Flow field layout total pressure current density H 2 O mole fract. air in air in air out air out 9

$H 2 -PEMFC Stack Monitoring CFD Simulation of H 2 -PEMFC Flow field layout total pressure current density H 2 O mole fract.$

10 Fronius International Solar Fuel Cell APU 5 kw Solar Electricity Solarpanel Oxygen Oxygen Elektrolysis Water Hydrogen Fuel Cell Joanneum Research Initiative for Transportation Fuels of Tomorrow Possible Role of Renewable Hydrogen in Austria Scenarios for Biofuels and Hydrogen in 2020 Hydrogen An Energy Carrier of the Future? Hydrogen Information Platform (in cooperation with HyCentA) Testing of a Tank for Liquid Hydrogen Testing of H 2 slush production for space applications Combined Hydrogen, Oxygen and Heat generation with Green Electricity 10

Hydrogen in 2020 Hydrogen An Energy Carrier of the Future?

11 Joanneum Research Combined Hydrogen, Oxygen and Heat Generation renewable- Electricity elektrolysis oxygen heat renewablehydrogen Globally active in H2 production, storage and plant construction 11

12 OMV AG hydrogen production in refineries for desulphurization and as feed in chemistry and for sale. Research cooperation with Christian-Doppler Laboratory for Fuel Cell Systems (research and development of fuel cells and new technologies for the H2 production from hydrocarbons) Research cooperation with the Hydrogen Center Austria (HyCentA) OMV AG OMV Austrian Hydrogen Production: OMV refinery Steam reformer Other plants 289 M m³/a 867 GWh/a 377 M m³/a GWh/a Desulphurisation Sale OMV AMG Steam reformer M m³/a GWh/a Ammonia Sale Energy equivalent: 6% of the fuel consumption Austrian traffic total: GWh/a 12

from hydrocarbons) Research cooperation with the Hydrogen Center Austria (HyCentA) OMV AG OMV Austrian Hydrogen Production: OMV refinery Steam reformer Other

13 H2 Perspektiven Hohes wissenschaftliches und wirtschaftliches Potenzial Führendes Know How in Verbrennungskraftmaschinen und automotiven Anwendungen Investitionen mit hohem Risiko und spätem Return Öffentliche Förderung erforderlich Intensive internationale Zusammenarbeit erforderlich Kontakt Dr. Manfred Klell HyCentA Research GmbH Inffeldgasse Graz, Austria Tel.: Fax:

Öffentliche Förderung erforderlich Intensive internationale Zusammenarbeit erforderlich Kontakt Dr.

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