Schnelle Betankung großer Mengen Wasserstoff
„Mit Ökostrom erzeugter Wasserstoff als Alternative zum Diesel wird ein Wegbereiter für Klimaneutralität.“, so Torsten Schein, Chef der DB-Energie. „Grüner Wasserstoff kann im Bahnverkehr zum Erfolg werden, wenn schnelle, zuverlässige und konkurrenzfähige Tankzeiten zu herkömmlichen Diesel-Systemen möglich sind. Dieser Tankstellen-Infrastruktur kommt entscheidende Bedeutung zu: Sie ist eine Innovation und wird Maßstäbe setzen.“

Das System, das in enger Abstimmung zwischen der Deutschen Bahn und Wystrach entwickelt wird, wird aus einem 45 ft-Tankcontainer und einer 40 ft-Tankstelle bestehen. Letztere enthält unter anderem einen 500 bar-Speicher, einen Kompressor, eine Wasserstoff-Vorkühlung und zwei Füllgarnituren. Die Versorgung der Anlage mit Wasserstoff kann entweder am Füllwerk erfolgen oder durch Elektrolyse und Verdichtung vor Ort. Der Lieferumfang umfasst die Steuerungs- und Sicherheitstechnik, im Rahmen des Projekts wird außerdem ein Kommunikationsstandard zwischen Tankstelle und Zug entwickelt.

Energieeffizient und flexibel einsetzbar
Als Systemlieferant für Wasserstofftechnologie kann Wystrach auf Erfahrung zurückgreifen: Mit dem WyRefueler hat das Unternehmen bereits eine Plug&Play-Tankstellenlösung im Portfolio, die zugelassen und im Einsatz ist. Auch im H2goesRail-Projekt ist ein flexibles Plug&Play-System mit intelligentem Energiemanagement gefragt. Das ermöglicht es, die Wasserstofftankstelle nicht nur in einer, sondern in verschiedenen Testumgebungen aufzustellen und zu nutzen. Entwickelt, erprobt und optimiert wird das Gesamtsystem aus Zug und Tankstelle von DB Energie.

„H2goesRail ist ein spannendes und zukunftsweisendes Projekt“, sagt Wolfgang Wolter, Geschäftsführer Technik und Vertrieb bei Wystrach. „Es braucht Pioniere wie die Deutsche Bahn, die aktiv zum Klimaschutz beitragen und für jedermann zeigen, dass Wasserstofftechnologie in Alltagsanwendungen zuverlässig und praxistauglich ist. Wir freuen uns, dies als Entwicklungspartner der Deutschen Bahn mit unter Beweis zu stellen.“

“With four 40 ft containers, the storage system has the capacity to hold 4,400 kg of hydrogen. When integrated into the planned refueling station infrastructure, the storage system will be able to service all 27 of the fuel-cell trains currently envisaged for the fleet,” says Elmar Horn, Technical Project Manager at Infraserv Höchst.

Wystrach designs, develops, and builds the containers in Weeze, Germany. “The system incorporates Type IV cylinders for 500-bar storage, providing an optimum cost-benefit ratio,” says Wolfgang Wolter, CEO Sales at Wystrach. “What’s special about our hydrogen storage system is that it’s essentially a stationary solution, but if required, it can be transported on a chassis. ADR certification offers great flexibility for this use case.”

Background

Based in Frankfurt am Main, Germany, Infraserv Höchst is a leader in developing research and production sites in partnership with chemical and pharmaceutical companies. It operates sites primarily for the chemical and pharmaceutical industries, providing the companies based there with on-site services and products. The services Infraserv offers range from utilities, waste management, grid and pipeline operation to site services, facility management, health and safety, and environmental protection. It also provides logistics, training, and process equipment services through subsidiaries.

„Der Niederrhein ist ein wichtiger Logistik-Standort. Um gut für die Zukunft aufgestellt zu sein und den herausfordernden Weg in eine klimaneutrale Wirtschaft zu meistern, müssen wir  weiter auf grünen Wasserstoff setzen. Deswegen freuen wir uns, dass wir in unserer Region Unternehmen wie Wystrach haben, die diese Wende vorantreiben“, begründet IHK-Hauptgeschäftsführer Dr. Stefan Dietzfelbinger die Auszeichnung, die auf Vorschlag der IHK verliehen wurde.

Boxenstopp mit Wasserstoff

Die Tankstelle eignet sich für unterschiedlichste Fahrzeugtypen wie Lkw, Busse, Züge und Flugzeuge. Sie ist aber vor allem eins – flexibel. Das System kann innerhalb eines Tages auf und wieder abgebaut werden. So kann sie auf Baustellen, in Häfen oder Flughäfen zum Einsatz kommen. „Wir bedanken uns für diese Auszeichnung bei der Jury – und bei unseren Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern. In all unseren Produkten stecken Leidenschaft, Innovationsgeist und viel Arbeit. Das wäre ohne unser Team gar nicht möglich“, bedankt sich Jochen Wystrach.

Metropolregion Rheinland

Die Metropolregion Rheinland verleiht die Auszeichnung „Rheinland genial“ seit 2020. Zu den Preisträgern zählen Unternehmen, die besonders innovativ Produkte oder Dienstleistungen aus unterschiedlichen Branchen neu denken. Im Verein Metropolregion Rheinland kooperieren Akteure aus Kreisen und kreisfreien Städten, den Industrie- und Handels- sowie Handwerkskammern, der Städteregion Aachen und dem Landschaftsverband Rheinland, um ihre interkommunale und regionale Zusammenarbeit zu verbessern. So soll das Rheinland verstärkt als zusammenhängender Wirtschafts- und Lebensraum wahrgenommen werden und zu einer Metropolregion von europäischer Bedeutung wachsen. „Das Rheinland gehört zweifelsfrei zu den innovativsten Standorten Europas“, sind die Geschäftsführerinnen Kirsten Jahn und Ulla Thönnissen überzeugt. „Hier wird erfunden, neu organisiert und beständig geforscht. Mit unserem Preis möchten wir das Potenzial und den Ideenreichtum in der Region sichtbar machen und die Außendarstellung der prämierten Unternehmen unterstützen.“

Passgenaues Tanksystem mit 350 bar Druckstufe

Das Wasserstoff-Tanksystem des Prototyps liefert Wystrach: Der Systemlieferant verfüge über die Erfahrung mit Wasserstoff-Anwendungen und über die Fertigungstiefe. „In enger, partnerschaftlicher Abstimmung haben wir ein passgenaues Tanksystem entworfen und auch knifflige Aspekte wie die Verbindung von Tank und Fahrzeug optimal gelöst“, erzählt Wider. Verbaut wurde ein System aus fünf Behältern à 350 Liter. Bei einer Druckstufe von 350 bar bedeutet das eine Kapazität von rund 40 kg Wasserstoff. „Unser System arbeitet mit neun bar Versorgungsdruck und verfügt über verschiedene Sicherheitselemente und Sensoren“, sagt Robert Stockmann, projektverantwortlicher Konstrukteur bei Wystrach.

Erfahrungsaustausch und Kooperation auf Augenhöhe kennzeichnen das Hylix-B-Projekt. Das ‚Reallabor‘ ist ausgelegt auf eine enge Zusammenarbeit zwischen den einzelnen Komponentenentwicklern und dem Kernteam. Die Projektleitung liegt beim Team der Hochschule Esslingen um Prof. Ralf Wörner. Das Projekt soll Erkenntnisse liefern zu den Themen Praxistauglichkeit, Wirtschaftlichkeit und gesellschaftlicher Akzeptanz. Hylix-B wird gefördert vom Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg.

Reichweite 400 Kilometer

„Unser Prototyp wird eine Reichweite von rund 400 Kilometern haben und kostengünstiger unterwegs sein als bestehende Zero Emissions-Alternativen“, so Wider. „Durch die intensive Zusammenarbeit kennen wir die Komponenten und Ihr Optimierungspotenzial genau – und natürlich werden wir das für die weitere Entwicklung nutzen.“

Bespoke tank systems with a 350-bar pressure rating

As a systems supplier, Wystrach is providing the hydrogen tank system for the prototype, bringing its vertical integration and its experience with hydrogen applications to the table. “We worked in close coordination with Wystrach to come up with a bespoke tank system and first-class solutions for complex elements, such as the connection between the tank and vehicle,” Wider explains. The installed system comprises five 350-liter tanks, providing capacity for about 40 kilograms of hydrogen at a pressure rating of 350 bar. “Our system operates at a supply pressure of 9 bar and features various safety elements and sensors,” says Robert Stockmann, technical product designer and project lead at Wystrach.

The sharing of experience and a partnership of equals are hallmarks of the Hylix-B project. In fact, the Reallabor project hub is designed to facilitate close collaboration among developers of the individual components and the core team. Led by Prof. Ralf Wörner, a team at Esslingen University of Applied Sciences is managing the project, which aims to research the practicality, economic viability, and social acceptance of using fuel-cell technology in trucks. Funding for the Hylix-B project is provided by the Ministry of the Environment, Climate Protection, and the Energy Sector Baden-Württemberg.

Range of 400 kilometers

“Our prototype will have a range of about 400 kilometers and will be more cost-effective to operate than existing zero-emissions alternatives,” Wider says. “Collaborating so intensively with our partners means we know the components and their optimization potential inside out – and naturally we’ll apply those insights as we continue to develop the technology.”

It is relatively easy to retool gas turbines to handle renewable fuels instead of natural gas. In addition, they can quickly supply balancing power whenever wind, water, or solar power generation dips. The ZEHTC plant will be used to research the control and optimization of this kind of complex energy system.

Robust system for the Scandinavian climate

Euromekanik, a Swedish specialist in gas, energy, and petrochemicals, was involved in developing the system. Specifically, the Euromekanik team designed the gas management setup and its safety features. The project opted for a Wystrach hydrogen storage system. “The high-pressure specialists in Weeze are developing and building a tailor-made plug & play solution,” says Euromekanik Managing Director Peter Rydebrink. “Their entire system will be housed in two 40-foot ISO containers, so all that has to be done at the operating site is to prepare the strip foundations. This will make installation at the project site quick and easy.” The two containers can store around 360 kg of hydrogen.

“In addition to simple handling on-site, we felt it was important for us to offer a solution that is robust enough to work reliably in the Scandinavian climate,” says Wystrach CEO Wolfgang Wolter. The ZEHTC plant is scheduled for completion in the first half of 2021. The project is funded by the Swedish Energy Agency and the ERA-Net Smart Energy Systems program.

Gasturbinen können relativ einfach von Erdgas auf erneuerbare Brennstoffe umgestellt werden. Zudem können sie schnell Ausgleichsenergie für die Phasen produzieren, in denen Wind-, Wasser- oder Sonnenenergie schwächeln. Mit der ZEHTC-Anlage sollen die Steuerung und Optimierung komplexer Energiesysteme erforscht werden.

Robustes System für das skandinavische Klima

An der Entwicklung des Systems beteiligt war Euromekanik, ein schwedischer Spezialist im Bereich Gas, Energie und Petrochemie. Das Euromekanik-Team entwickelte das Systemdesign für das Gasmanagement und seine Sicherheitsfunktionen. Beim Wasserstoffspeicher fiel die Wahl auf ein System von Wystrach. „Die Weezer Hochdruckspezialisten entwickeln und bauen eine maßgeschneiderte Plug&Play-Lösung“, erzählt Euromekanik-Geschäftsführer Peter Rydebrink. „Zwei 40 ft-ISO-Container enthalten die gesamte Technik, am Einsatzort müssen lediglich die Streifenfundamente vorbereitet werden. Das ermöglicht eine schnelle und einfache Installation am Projektstandort.“ Rund 360 kg Wasserstoff kann in den beiden Containern gespeichert werden.

„Neben einer einfachen Handhabung vor Ort war es uns wichtig, eine Lösung anzubieten, die robust genug ist, um bei skandinavischen Klimabedingungen zuverlässig zu arbeiten“, so Wystrach-Geschäftsführer Wolfgang Wolter. Fertiggestellt werden soll die ZEHTC-Anlage im ersten Halbjahr 2021. Das Projekt wird von der schwedischen Energieagentur und dem ERA-Net Smart Energy System-Programm finanziert.

“As a bus company, we were keen to test the suitability of hydrogen technology under everyday conditions,” says Martin Geldhauser, CEO of the Geldhauser Group and host of the HyBayern Hydrogen Days. Starting at the Geldhauser premises, the different bus models completed test drives on three different test routes. Geldhauser says: “It’s important for us to compare fuel economy, handling, comfort, and day-to-day running before we decide which model to purchase.” He adds that the availability of replacement parts also plays a role.

The WyRefueler mobile hydrogen refueling station ensured a reliable supply of hydrogen to the 350 bar test vehicles. Following on from the WyRefueler’s deployment at logistics service provider Breytner in the Netherlands, the HyBayern Hydrogen Days marked another successful demonstration of how flexible Wystrach’s plug & play solution truly is. CEO Wolfgang Wolter says: “We were able to set our system up on-site in Hofolding in under a day. All that the customer needed was a 63 A power connection.” Designed to supply 350 bar vehicles, the refueling station can also fill 700 bar vehicles up to a target pressure of 400 bar. Having completed its assignment near Munich, the refueling station will now be transported as an ADR-approved swap body to carry out its next task.

“The refueling process was always fast and reliable, whatever the vehicle to be refueled,” Geldhauser reports. And his bus company’s initial conclusion from testing the buses and the refueling station? “It’s clear that emissions-free bus travel is not some vision of the future, but already a reality. The hydrogen technology used here is absolutely practical.”