Category: Case Study

Da die Anforderungen im Bereich der Wasserstofftechnologie in den vergangenen Jahren immer konkreter definiert wurden, müssen Fachunternehmen für Energiespeicherung stets die neuesten Qualifizierungsstandards erfüllen. Bei NPROXX sind Zertifizierungen eine Geschäftspriorität, denn sie gewährleisten die Herstellung sicherer Druckbehälter, die in aller Welt eingesetzt werden können.

In den vergangenen beiden Jahren konnte NPROXX mehrere neue Zertifizierungen vermelden, insbesondere im Bereich der Fahrzeugtechnologie. Erwähnenswerte Erfolge waren unter anderem die Zertifizierung der Druckbehälter für einen wasserstoffbetriebenen Personenwagen sowie das Siemens-Wasserstoffzugprojekt.

Darüber hinaus konnte NPROXX jüngst mehrere Durchbrüche im Schwerlastfahrzeugsektor erzielen. „Wir haben nun alle Zertifizierungen für unsere Busanwendungen und auch eine spezielle für ein Bussystem erhalten“, sagt Claus Klein, Manager of Engineering Quality and Certification bei NPROXX. „Wir besitzen auch neue Zertifikate für einige größere Transportbehälter, die etwa für LKW und Anhänger geeignet sind. Energie aus Wasserstoff ist eine tolle und praxisgeeignete Option für größere Fahrzeuge. Wir halten es für eine große Chance, Produkte für diesen Markt zu entwickeln, und wir werden uns weiter darauf konzentrieren, die Produkttypen zu zertifizieren.“

Neben den Fahrzeuganwendungen war NPROXX auch sehr aktiv, um Zertifizierungen für seine stationären Anwendungen zu erhalten. Das Entwickeln von Systemen – und die anschließende Beantragung von Zertifizierungen – für diesen Sektor hält für NPROXX jedoch größere Herausforderungen bereit. „Es gibt bei den Kunden in der stationären Branche immer noch ein gewisses Zögern aufgrund der Verzögerungen in den weltweiten Lieferketten“, sagt Klein. „Wir haben in allen Bereichen Hemmnisse durch Lieferkettenprobleme, doch der stationäre Sektor ist besonders betroffen, weil der Bau derartiger Druckbehälter bestimmte Materialien erfordert. Diese Verzögerungen haben dazu geführt, dass einige Projekte auf Eis gelegt wurden und dass die jeweiligen Kunden sich von uns nun andere Druckbehältertypen wünschen, die wir bereits im Portfolio haben. Dort gibt es also keinen Totalverlust, wir müssen aber weiter darauf hinwirken, die Hindernisse für unsere stationären Anwendungen zu beseitigen.“

Trotz dieser anhaltenden Herausforderungen bei der Fertigung bleibt NPROXX führend in der Behältersicherheit. Dies bedeutet, dass Zertifizierungen ein zentrales Element der fortlaufenden Geschäftsstrategie sind. „Wir können uns derzeit über das Interesse vieler neuer Kunden freuen“, sagt Claus Klein. „Die wachsende Nachfrage nach alternativen Energielösungen schwächt sich in keiner Weise ab. Wir arbeiten ständig an neuen Zertifizierungen für unsere Hochdrucktechnologie in verschiedenen Projekten.“

Durch kontinuierliche Anstrengungen zur Qualifizierung von Produkten nach den aktuellsten Standards will NPROXX die Sicherheit der Druckbehälter für diverse Anwendungen sicherstellen. Wenn Sie mehr über das Produktportfolio von NPROXX erfahren möchten, lesen Sie hier etwas zu unseren Spezialfähigkeiten oder kontaktieren Sie uns direkt, um zu besprechen, wie wir Ihr Projekt unterstützen können.

NPROXX steht kurz vor der Fertigstellung eines innovativen neuen Wasserstofftanksystems für den weltgrößten Bergbau-Muldenkipper zum Einsatz in einer Platinmine von Anglo American in Südafrika.

Sobald Lieferung, Installation auf dem Fahrzeug und Qualifizierung abgeschlossen sind, wird das Wasserstofftanksystem eine Brennstoffzelle versorgen, die eine bisher nicht auf dem Markt verfügbare emissionsfreie Lösung für den Materialumschlag darstellt.

Der mit Wasserstoff betriebene Muldenkipper wird in der von Anglo American betriebenen Mogalakwena-Mine im größten Platinmetall-Tagebau der Welt getestet, und anschließend sollen die Fahrzeuge in anderen Betrieben von Anglo American in aller Welt zum Einsatz kommen.

Anglo American hat ehrgeizige Ziele zur Senkung des Kohlendioxidausstoßes formuliert und sich öffentlich verpflichtet, seine weltweiten Aktivitäten bis 2040 auf Klimaneutralität umzustellen. Da die großen Lastfahrzeuge derzeit für über 70 % des Dieselverbrauchs auf dem Betriebsgelände verantwortlich sind, wird das Unternehmen dem Ziel klimaneutraler Bergbaustandorte durch den Umstieg von Diesel auf Wasserstoff näher kommen.

Johannes Lorenz, Director Marketing & Sales bei NPROXX, sagte dazu: „Der Wechsel vom Diesel- zum Wasserstoffantrieb ergibt für Anglo American sehr viel Sinn. Mit Wasserstoff betriebene Antriebsstränge können die Leistung erzeugen, die Fahrzeuge dieser Art benötigen. Der Verbrauch fossiler Brennstoffe für diese Aktivitäten wird sich dadurch bei Anglo American verringern. Wir sind der Ansicht, dass dieses Projekt für Anglo American ein erfolgreiches Modell sein wird, wie wasserstoffbetriebene Lösungen auch für andere große Fahrzeuge an anderen Standorten in aller Welt übernommen werden können.“

Aufgrund seiner Fachkompetenz im Bergbau verfügt Anglo American über sehr viel Erfahrung und hat sich vorgenommen, die emissionsfreien Bergbaufahrzeuge selbst zu entwickeln, indem die zahlreichen benötigten Teile mit Unterstützung von Partnern integriert werden – das Unternehmen ist an NPROXX herangetreten, um ein Tanksystem zu entwickeln, das sicher und kostengünstig ausreichend Wasserstoff unter hohem Druck zur Versorgung der Brennstoffzellen liefern kann.

NPROXX hat die Herausforderung der Fertigung geeigneter Druckbehälter und der Einpassung der Tanks in den Fahrzeugrahmen bestanden und zugleich ein einzigartiges Rohrleitungs- und Betankungssystem entworfen und geliefert, mit dem mehrere Tanks mit Drücken von bis zu 350 bar am Fahrzeug installiert und genutzt werden können.

Die größte Herausforderung dabei war die Entwicklung eines sicheren und robusten Systems für die Anwendung im Bergbaukontext, von der Wasserstofferzeugung bis hin zur sicheren Nutzung des Wasserstoffs am Fahrzeug.

Dazu merkte Johannes Lorenz an: „In einem Tagebau gibt es unebene Fahrwege und die Fahrzeuge selbst sind sehr robust, daher erfordern sie naturgemäß ein ebenso robustes System für die Wasserstoffspeicherung. Das Fahrzeug, an dem wir arbeiten, ist der weltweit größte Bergbau-Muldenkipper: Die Vorderräder haben einen Durchmesser von rund vier Metern, der Kipper ist insgesamt 7,5 Meter hoch und wiegt im Leerzustand über 200 Tonnen. Um ein solches Fahrzeug anzutreiben und über die anspruchsvollen Betriebszyklen hinweg einsatzfähig zu halten, werden erhebliche Mengen an Energie benötigt.“

Die Lieferung des Energieversorgungsmoduls nach Südafrika hat sich aufgrund der COVID-19-Pandemie leicht verzögert, aber NPROXX geht davon aus, dass das Fahrzeug im zweiten Halbjahr 2021 einsatzfähig sein wird.

Produktion von grünem Wasserstoff

Neben dem Wasserstofftanksystem, das vollständig von NPROXX entworfen und gebaut wurde, hat NPROXX auch die Druckbehälter zur Speicherung des Wasserstoffs in der Tankstelle geliefert.

„Unsere Kompetenz bei der Produktion von Zylindern entsprechend allen Anforderungen in Bezug auf Zuverlässigkeit, Qualität, Sicherheit und Kosteneffizienz haben uns zur naheliegenden Wahl für den Auftragnehmer gemacht, der die Tankstelle liefert“, fügt Johannes Lorenz hinzu. „Wir haben zwei 20-Fuß-Tanks geliefert, die Wasserstoff aus den Elektrolyseuren mit einem Druck von bis zu 500 bar speichern werden und so stets verfügbaren und nachhaltigen Kraftstoff für den Muldenkipper bereitstellen.“

Anglo American plant die Erzeugung von Wasserstoff durch Elektrolyse aus erneuerbaren Quellen direkt am Standort, um den Kipper betreiben zu können.

Anglo American und Engie bauen derzeit eine Demonstrationsanlage in Südafrika, einschließlich eines 3,5-MW-Elektrolyseurs zur Produktion von Wasserstoff am Standort. Dieser wird eine Produktionskapazität von bis zu einer Tonne pro Tag bieten. Dank der Produktion des Wasserstoffs zum Betanken des Muldenkippers vor Ort muss kein Kraftstoff mehr importiert werden, was weitere Kostenersparnisse mit sich bringt.

NPROXX arbeitet mit Siemens Mobility an einem aufregenden Projekt zur Entwicklung eines Zuges mit Wasserstoffantrieb. Das Konzept soll eine saubere und emissionsfreie Alternative zu dieselbetriebenen Zügen sein.

Das innovative auf 26 Monate ausgelegte Projekt begann im November 2017 und wurde in zwei Phasen unterteilt: Phase 1 ist eine Testphase, in der die für den Antrieb des Zugs vorgesehene Brennstoffzelle in einer zugähnlichen Umgebung an der RWTH Aachen getestet wird; Phase 2 ist für die Entwicklung der Wasserstoffdruckbehälter-Systeme vorgesehen, in denen der Kraftstoff gespeichert wird.

In der ersten Projektphase sollen die Reaktion und die Leistungsfähigkeit der Brennstoffzelle unter wechselnden Betriebs- und Umgebungsbedingungen beobachtet werden.

Für NPROXX wird in Phase 2 die zentrale Herausforderung darin bestehen, die eigentlichen Druckbehälter sowie den zugehörigen Montagerahmen und die Ventilstation zu entwickeln. Beschleunigung und Vibration sind zentrale Aspekte in der Schienenfahrzeugtechnologie und müssen bei der Konstruktion berücksichtigt werden.

Sauberer Wasserstoff für die Schiene

In diesem Projekt wird NPROXX sein gesamtes Fachwissen über moderne Kohlefasertechnik aus vier Jahrzehnten nutzen, um diese Herausforderungen zu bewältigen und den Wasserstoffantrieb auf die Schiene zu bringen. „Wir planen angesichts des beschränkten Raums im Zug die Entwicklung individuell angepasster Behälter“, erläutert Projektmanager Dr. Christian Wies. „Für unseren Kunden ist es sehr wichtig, die Reichweite des Zugs zu maximieren.“

NPROXX arbeitet derzeit an einem Projekt, das Konstruktion, Bau und Installation zentraler Elemente einer Wasserstofftankstelle im Rheinland beinhaltet. Als Mitglied eines Konsortiums wird NPROXX innovative Anlagen zur Wasserstoffspeicherung für die Tankstelle liefern. Die Wasserstofftankstelle in Meckenheim bei Köln ist eine von zwei derartigen Einrichtungen, die von der Regionalverkehr Köln GmbH (RVK) in Auftrag gegeben wurden.

Die RVK will die schädlichen Emissionen ihrer derzeit mit Diesel betriebenen Busflotte einschließlich des CO₂-, NO_x– und Feinstaubausstoßes sowie der Lärmbelastung deutlich senken, ohne Effizienz und Betriebsfähigkeit einzuschränken. Zu diesem Zweck hat die RVK den Erwerb von 30 Bussen mit Brennstoffzellenantrieb in die Wege geleitet, was deutlich auf eine offene Haltung gegenüber sauberen und nachhaltigen Lösungen innerhalb des Transportsektors hinweist, sofern diese Lösungen für den anspruchsvollen täglichen Einsatz in Großstadt und Umland geeignet sind.

Emissionsfreier öffentlicher Nahverkehr

„Die geplanten Wasserstofftankstellen sind für RVK ein entscheidender Meilenstein auf dem Weg zum emissionsfreien öffentlichen Nahverkehr in unserer Region“, sagt RVK-Geschäftsführer Eugen Puderbach. „Die beiden zu bauenden Anlagen können derzeit jeweils bis zu 20 umweltfreundliche Wasserstoffbusse mit insgesamt 500 kg Wasserstoff pro Tag versorgen.“

Die von NPROXX ein Meckenheim eingesetzte Betankungslösung ist hochgradig energieeffizient und ermöglicht einen schnellen und effizienten Tankvorgang mit innovativen Anlagen zur Wasserstoffspeicherung. H₂ wird in leichten und hochfesten Kohlefaser-Druckbehältern gespeichert, die in zwei separaten Speichersystemen angeordnet sind und mehr als eine Tonne Wasserstoff unter einem Druck von 500 bar bereitstellen.

„Die RVK beabsichtigt die Inbetriebnahme einer nennenswerten Flotte an wasserstoffbetriebenen Bussen für den öffentlichen Nahverkehr der Region Köln, daher besteht der klare Bedarf an unterstützender Infrastruktur“, erläutert Dr. Ing. Stephan Kronholz, Projektmanager bei NPROXX. „Diese Brennstoffzellen-Hybridbusse bietet einige sehr überzeugende Vorteile, darunter hohe Reichweite, kurze Betankungszeit und Flexibilität. Sie sind eine ideale Lösung für jede emissionsarme oder emissionsfreie Verkehrsstrategie, aber natürlich ist die Fähigkeit zum schnellen Auftanken der Busse entscheidend, und da kommt die innovative Speicherungstechnologie von NPROXX ins Spiel.“