Projektvorstellung

Projekt HComp3

Im Zuge der Energiewende gewinnt die Speicherung von erneuerbar erzeugtem Strom an Bedeutung.  Elektrolytisch hergestellter Wasserstoff ist eine derzeit viel diskutierte Möglichkeit zur chemischen Speicherung großer Energiemengen. Aufgrund umweltbezogener und politischer Anforderungen, steht die Wasserstoff-basierte Energiewirtschaft in Deutschland vor einer gewaltigen Hochskalierung.

Eine der Herausforderungen bei der Speicherung von Wasserstoff ist seine sehr geringe Dichte. Daher ist für die Erreichung akzeptabler Energiedichten bei Umgebungstemperatur die Verdichtung auf hohe Drücke vonnöten. Für die Verdichtung großer Volumenströme auf mehrere hundert bar bieten sich aus technischer und wirtschaftlicher Sicht vor allem Kreuzkopfverdichter an. Um beispielweise einen Überströmprozess einer Wasserstoff-Tankstelle in einen Fahrzeugtank mit 350 bar zu ermöglichen, werden Verdichtungsenddrücke von bis zu 500 bar an der Tankstelle benötigt. Eine Ölschmierung dieser Verdichter wäre aber mit einer Verunreinigung des Wasserstoffs verbunden und ist daher nicht zulässig. Die Wirtschaftlichkeit der einzusetzenden ölfreien bzw. selbstschmierenden Dichtelemente ist aufgrund einer zu geringen Lebensdauer aktuell jedoch noch gering.

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz fördert daher im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) das Projekt HComp3. Hierbei entwickeln das Team der Kompressorentechnik und die Mehrer Compression GmbH ein Tribometer, das eine praxisnahe Untersuchung selbstschmierender Kolbenringwerkstoffe hinsichtlich ihrer Reibung und ihres Verschleißes ermöglicht. Das übergeordnete Ziel ist dabei, die bestgeeigneten Dichtring-Werkstoffe sowie die jeweils geeigneten Betriebsparameter für den Einsatz in Wasserstoff-Verdichtern zu identifizieren, um eine möglichst hohe Lebensdauer und somit einen langen kontinuierlichen Verdichterbetrieb zu gewährleisten.

Tribometer-Konzept

© Max Joswig

Das Verschleißverhalten selbstschmierender Werkstoffe, wie beispielsweise Polyetheretherketon (PEEK) und Polytetrafluorethylen (PTFE), ist abhängig von folgenden Faktoren:

• Anpressdruck
• Temperatur
• Relativgeschwindigkeit
• Gasart bzw. Gaszusammensetzung

Diese Einflussfaktoren können am Tribometer (s. Abb.) in weiten Bereichen eingestellt werden. Zudem verfügt das Tribometer über Messtechnik, die den Verschleiß des untersuchten Probenkörpers sowie die Reibkraft an selbigem erfasst. Die Messergebnisse ermöglichen die Ermittlung des Reibkoeffizienten, der hinsichtlich der Reibverluste, der Aufheizung und der Effizienz der Verdichter von besonderem Interesse ist. Die Messungen können in einer abgeschlossenen Wasserstoff-Atmosphäre unter Druck ausgeführt werden. Das Tribometer wird auf einem stehenden Reihenzweizylinder-Triebwerk aufgebaut und ermöglicht Reibungs- und Verschleißmessungen an jeweils vier Reibstellen je Zylinderachse.

Projektpartner:

TU Dresden

Mehrer Compression GmbH

Gefördert durch:

Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) – Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)