Neue Erkenntnisse für mehr Sicherheit von Tanks für tiefkalt verflüssigte Gase

Wasserstoff und Erdgas lassen sich in tiefkalt verflüssigter Form gut transportieren und als Kraftstoff nutzen. Dabei werden Temperaturen von bis zu minus 253 Grad Celsius erreicht und über mehrere Tage gehalten. Möglich wird dies durch Kryo-Tanks, deren Aufbau einer Thermoskanne ähnelt. Da sich die Kryo-Tanks deutlich zu herkömmlichen Transport- und Kraftstofftanks unterscheiden, stellt sich die Frage, ob bestehende Sicherheitsstandards ausreichend sind.

Kryo-Tanks bestehen aus einer Innen- und Außenwand mit einer hocheffizienten Wärmedämmung dazwischen. Diese hält die niedrigen Temperaturen der gelagerten Stoffe über Tage aufrecht. Im Brandfall kann die Dämmung jedoch geschädigt werden. Dadurch gelangt mehr Wärme in den Tank, was zu einem schnellen Druckanstieg und im Extremfall zu einem Versagen des Behälters führen kann. Die Sicherheit eines Kryo-Tanks und dessen Isolation hängen nicht nur vom Wärmestrom von einem Feuer in den Tank ab, sondern auch von Faktoren wie Branddauer, Flammentemperatur und Rußbildung. Dies ist in bisherigen Prüfverfahren nur unzureichend berücksichtigt worden.

Forschende der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) und der Universität Bologna in Italien haben deshalb umfangreiche Brandversuche und Berechnungen durchgeführt. Auf dem BAM Testgelände Technische Sicherheit wurden Unfallszenarien nachgestellt. Besonders relevant waren Brände von ausgelaufenem Kraftstoff, Reifen und Fahrzeugkabinen. Die Untersuchungen zeigten, dass die heute verwendeten Prüfbedingungen die Belastung durch reale Brände häufig unterschätzen.

Auf Grundlage der Ergebnisse entwickelten die Forschenden ein reproduzierbares und fehlerfrei anwendbares Prüfverfahren. Damit kann die Sicherheit der Kryo-Tanks zukünftig unter realistischeren Bedingungen getestet werden. Dies ermöglicht die Entwicklung sicherer, leistungsfähigerer Tanks und hilft, schwere Unfälle mit Gefahren für Menschen, Infrastruktur und Einsatzkräfte zu vermeiden. Gleichzeitig stärken belastbare Sicherheitsnachweise das Vertrauen in klimafreundliche Energieträger wie Wasserstoff und unterstützen deren sicheren Einsatz im Verkehr sowie beim Transport.

Auch für die Fachwelt sind die Erkenntnisse von großer Bedeutung. Die Studie liefert erstmals eine experimentell abgesicherte Grundlage für einheitliche Sicherheitsstandards für Zulassungsverfahren. Künftige Vorschriften könnten dadurch besser an reale Brandereignisse angepasst werden.