Wasserstoff: Neues Monitoringsystem mit KI soll Sicherheit und Lebensdauer von Druckspeichern erhöhen

Gemeinsam mit der Universität des Saarlandes, der Goethe-Universität Frankfurt am Main und dem Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme entwickelt die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) ein vollautomatisiertes Monitoringsystem, das die kontinuierliche Überwachung von Wasserstoffdruckspeichern während des Betriebs erlaubt. Das wegweisende Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert.

Wasserstoffdruckspeicher spielen eine entscheidende Rolle bei der Lagerung von Wasserstoff als Energieträger für verschiedene Anwendungen, insbesondere im Bereich der erneuerbaren Energien und der Mobilität. Um den Anforderungen von Drücken bis zu 700 bar standhalten zu können, ist die Zuverlässigkeit und Sicherheit des verwendeten Materials von größter Bedeutung.

Das Projektteam nutzt innovative Structural-Health-Monitoring-Technologien in Verbindung mit geführten Ultraschallwellen, um die Speicher während des Betriebs kontinuierlich zu überwachen. Die Ultraschallwellen breiten sich dabei im gesamten Bauteil aus. Sensoren registrieren jede Veränderung, die auf Risse oder Materialermüdung schließen lässt.

„Unser Monitoringsystem soll später mit geringem Kostenaufwand an jedem Druckbehälter installiert werden können“, erklärt Yevgeniya Lugovtsova, die das Projekt an der BAM fachlich koordiniert. „Es liefert in Echtzeit Informationen, die mit Künstlicher Intelligenz (KI) ausgewertet werden und es möglich machen, jederzeit den Zustand des Speichers bewerten zu können.“

Die BAM wird Tests an intakten sowie an vorgeschädigten Druckbehältern bei Drücken bis 700 bar durchführen, um Daten zu generieren, mit denen die KI „trainiert“ werden kann. Für die Programmierung ist die Universität des Saarlandes zuständig. Die Goethe-Universität Frankfurt am Main liefert Algorithmen, die störende Umgebungs- und Betriebseinflüsse wie Temperatur oder Druck, die sich auf die Schallwellen auswirken, aus den Daten herausrechnen. Das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme entwickelt Hardwarekomponenten und Simulationsmodelle für die Tests.

Das Monitoringsystem soll außerdem Informationen zur erforderlichen Wandstärke der Tanks liefern. „Langfristig wollen wir Sicherheitsreserven, die bislang noch durch einen höheren Einsatz des CFK-Materials erkauft sind, durch elektronische Überwachungsmethoden ersetzen“, so Projektleiter Jens Prager. „Die energieintensive Fertigung des CFK-Materials wirkt sich auf die CO2-Bilanz der Speicher aus. Mit leichteren Tanks, die zugleich länger genutzt werden können, optimieren wir den ökologischen Fußabdruck der wasserstoffbetriebenen Mobilität und der Wasserstoffinfrastruktur insgesamt.“

Das Projekt wird durch das Forschungsprogramms VIP+ des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert.

Weitere Informationen:

https://www.bam.de/Navigation/DE/Themen/Energie/Wasserstoff/energietraeger-der-z…

https://www.bam.de/Content/DE/Pressemitteilungen/2023/Energie/2023-06-14-wasserstoff-monitoringsystem.html