Wasserstoff – für HOERBIGER mehr als nur ein „flüchtiger“ Bekannter

Die öffentliche Diskussion über Wasserstoff als Energieträger hat im Laufe der vergangenen Jahrzehnte verschiedene Phasen durchlaufen. In den 1970er-Jahren, während der Ölkrise, begann das Interesse an alternativen Energien zu steigen. Wasserstoff wurde als sauberer Brennstoff betrachtet, der möglicherweise dazu beitragen könnte, die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu reduzieren. In den folgenden Jahrzehnten erschien Wasserstoff mal mehr, mal weniger interessant. In den 1990er-Jahren gewann Wasserstoff wieder an Popularität. Die Idee, Wasserstoff als sauberen Brennstoff für Fahrzeuge zu verwenden, wurde zu dieser Zeit intensiv erforscht. Konkrete Anwendungen konnten sich aber noch nicht im Markt durchsetzen.

Energieträger ohne CO₂-Emissionen
Heute sehen Wissenschaftler, Politiker und Industrieexperten Wasserstoff als Schlüsselkomponente für eine grüne Energiezukunft: Er gibt bei seiner Verbrennung im Wasserstoffmotor oder bei seiner Reaktion in der Brennstoffzelle lediglich Wasserdampf als „Abgas“ ab und verursacht somit keine klimaschädlichen CO₂-Emissionen. Wasserstoff kann aus verschiedenen Quellen gewonnen werden; im Sinne des Klimaschutzes ist insbesondere der „grüne Wasserstoff“ relevant: Er wird durch Elektrolyse aus erneuerbaren Energien wie Wind-, Wasser oder Solarenergie gewonnen. Im Gegensatz zu anderen Herstellungsverfahren ist die Produktion von grünem Wasserstoff umweltfreundlich und emissionsfrei.

• Energiespeicherung
  Erneuerbare Energien wie Solarenergie und Windkraft sind intermittierend, das heißt abhängig von Wetterbedingungen. Die Fähigkeit, Wasserstoff als Energiespeicher zu nutzen, ermöglicht es, überschüssige Energie in Zeiten hoher Erzeugung zu speichern und sie bei Bedarf freizugeben, wenn die Nachfrage hoch ist. Dies trägt zur Stabilisierung des Energieangebots bei.
   
• Transport über weite Strecken
  Wasserstoff kann über große Entfernungen transportiert werden, was den globalen Handel mit erneuerbarer Energie ermöglicht. Dies ist besonders relevant, wenn er in Regionen mit einer Überproduktion erzeugt wird und in Regionen mit hoher Nachfrage transportiert werden kann.
   
• Vielseitige Anwendungen
  Die Möglichkeit, Wasserstoff zu transportieren, eröffnet ein breites Spektrum von Anwendungen. Diese reichen von der Verwendung in der Industrie und im Verkehrssektor bis zur Bereitstellung von Energie für entlegene Gebiete, die nicht direkt an erneuerbare Energiequellen angeschlossen sind. Die hohe Energiedichte von Wasserstoff macht ihn besonders für Schwerlast- und Nutzfahrzeuganwendungen (Schiffe, Bahnen, Lkw, Busse, Baumaschinen, Traktoren und Flugzeuge) interessant, wo Elektrobatterien, wie wir sie im Pkw-Bereich kennen, an ihre Grenzen kommen.
   

Die HOERBIGER Divisionen und Business Units sind traditionell in ganz unterschiedlichen Industrien unterwegs – Überschneidungen sind eher selten. Ganz anders beim Zukunftsthema Wasserstoff: Die Bereiche arbeiten gemeinsam an Projekten für den Energieträger der Zukunft und bringen dabei ihr über Jahrzehnte gewachsenes Know-how ein. So unterschiedlich die Technologie- und Produktionskompetenz der Bereiche, so mannigfaltig die Lösungen:

Compression
Für die Division Compression als Expertin für Kolbenkompressoren und herausfordernde Anwendungen ist Wasserstoff ein alter Bekannter: Das leichteste Element im Periodensystem ist ein sehr flüchtiges Gas und muss für die gängigen Anwendungen auf extrem hohen Druck verdichtet werden. Zudem wird ein Wasserstoffkompressor für viele neue Anwendungen mit grünem Wasserstoff ungeschmiert betrieben. Insgesamt bedeutet dies Schwerstarbeit sowohl für die Ringe und Packungen, die im Kolbenkompressor für die Abdichtung sorgen, als auch für die HOERBIGER Ingenieure, die im Wasserstofflabor am Standort Wien an neuen, besonders haltbaren Werkstoffen forschen. 

Dr. Markus Digruber, Head of Innovation and Business Development, Division Compression: „Neben der Ventil- und Regelungstechnologie sind Ringe und Packungen das Herzstück für die Leistungsfähigkeit und Haltbarkeit eines Kolbenkompressors. In 128 Jahren Unternehmensgeschichte haben wir ein einmaliges Know-how aufgebaut, auf das wir nun für Neuentwicklungen im Bereich Wasserstoff zurückgreifen können.“ Und nicht nur das: Mit seinem Marktzugang, seinen technologischen Ideen und seiner langjährigen Beziehung zum weltgrößten Hersteller von Kolbenkompressoren hat der HOERBIGER Konzern in Zusammenarbeit mit ARIEL einen Kompressor für Wasserstofftankstellen entwickelt und zur Marktreife gebracht. Eine erste Pilotanlage wird demnächst in Betrieb gehen.

Automotive
Die Division Automotive hat in den 1990er-Jahren die Herstellung von Synchro-Ringen für Schaltgetriebe revolutioniert: Wo andere Marktteilnehmer frästen und schmiedeten, konnte HOERBIGER mittels Stahlumformung in beeindruckender Stückzahl hochqualitative Produkte zu wettbewerbsfähigen Preisen anbieten. Gleichzeitig perfektionierte HOERBIGER die Beschichtung dieser Ringe – die sogenannten Reibbeläge – und ermöglichte somit unzähligen Fahrzeuggenerationen komfortable Schaltvorgänge bei minimalem Verschleiß. 

Was aber haben Getriebebauteile mit Wasserstoff zu tun? Das Stichwort lautet „Bipolarplatten“: Gestapelt zu Stacks bilden sie den Kern eines Elektrolyseurs. Noch ist ihre Herstellung sehr aufwendig – eine Großserienproduktion bietet erhebliches Einsparpotenzial und könnte somit der Wasserstofftechnologie zum Durchbruch verhelfen. „Eine Möglichkeit der Großserienproduktion ist die Kaltumformung von Blechen mit anschließender Beschichtung“, sagt Dr. Robert Braun, Leiter Vertrieb und Produktlinien, Division Automotive. „Dabei wirken sich die Fertigungsgenauigkeit und die Sauberkeit einer Bipolarplatte erheblich auf deren Leistung aus.“ 

Metallumformung und -beschichtung in hoher Stückzahl, hoher Qualität und zu wettbewerbsfähigen Kosten? All das hat die Division Automotive in drei Jahrzehnten Automotive-Produktion perfektioniert. Genau diese Fähigkeiten sind von den Kunden gesucht. Kein Wunder, dass Wasserstoff neben der Elektromobilität eines der wichtigsten Zukunftsfelder des Bereichs ist.

Erfahren Sie hier mehr über Elektrolyseure.

Engine
Die Business Unit Engine ist im HOERBIGER Konzern Spezialistin für gasförmige Kraftstoffe und Pionierin der Wasserstoffmobilität: 2004 brachte BMW den Hydrogen 7 auf den Markt, das weltweit erste Serienfahrzeug, das von einem emissionsfreien Wasserstoffmotor angetrieben wurde. HOERBIGER lieferte damals die Injektoren, welche als Schlüsselkomponenten die Saugrohreinblasung des Wasserstoffs übernahmen. Bereits vier Jahre zuvor hatte HOERBIGER Wasserstoffventile für den in Kleinserie hergestellten BMW 750hL geliefert – eines der Highlights der Expo 2000 in Hannover. 

Dank dieser jahrzehntelangen Erfahrung ist Engine heute Technologie- und Innovationsführer für Wasserstoffinjektoren und -zündsysteme und gleichzeitig organisatorische Heimat des HOERBIGER H₂-Inkubators. Der Konzern bündelt dort alle Wasserstoffaktivitäten, die noch eine gewisse Zeit bis zur Marktreife benötigen. Ziel ist es, in diesem Inkubator Wasserstofflösungen von der Idee bis zur Serienreife zu entwickeln und Synergien maximal zu nutzen. Automotive-Produkte wie die Hydrogen Pressure Control Unit (HPCU) für Brennstoffzellen oder das Refueling Data Interface (RDI) für Wasserstofftankstellen bekommen im Inkubator die richtigen Startvoraussetzungen und das für längerfristige Entwicklungen erforderliche Umfeld.

Safety
Zur Zündung von Wasserstoff ist nur eine sehr geringe Energiemenge erforderlich, sodass die Kontrolle statischer Elektrizität von entscheidender Bedeutung ist. Seit dem Absturz des Luftschiffs „Hindenburg“ im Jahre 1937 ist auch der allgemeinen Öffentlichkeit bekannt, wie brandgefährlich Wasserstoff sein kann. Laut Untersuchungsbericht wurde der Wasserstoff damals durch Funken infolge einer elektrostatischen Entladung gezündet. Mit dem Aufschwung der Wasserstoffmobilität ist nun weltweit der Bau Tausender Wasserstofftankstellen geplant. Dabei sind die internationalen Normen in Bezug auf Risiken, die von statischer Elektrizität ausgehen, sehr streng.

Newson Gale, ein Unternehmen der Business Unit Safety und seit 2016 Teil des HOERBIGER Konzerns, ist seit über 40 Jahren führend beim Schutz vor elektrostatischen Ladungen. Das Unternehmen entwickelt Erdungssysteme, die eine elektrostatische Aufladung verhindern und so Menschenleben und Anlagen schützen. Für das Jahr 2023 prognostiziert Newson Gale einen dreifach höheren Umsatz mit Wasserstoffanwendungen im Vergleich zu 2022. Es konnten Schutzsysteme an die beiden führenden Hersteller und Vertreiber von Wasserstoff in Europa sowie an die Tophersteller von Wasserstofftankstellen in Deutschland, Großbritannien und Kanada geliefert werden.