Abstract
Der erste Teil dieser Arbeit befasste sich mit den Laborversuchen, zur Untersuchung des Absorptions- und Desorptionsverhaltens der Metalllegierung „Hydralloy C5“, unter zwei verschiedenen thermischen Bedingungen. Untersucht wurden neben der Temperaturentwicklung innerhalb des Hydrids, auch die gravimetrische Wasserstoffkapazität. Für Absorptionsprozesse hat sich gezeigt, dass höhere Umgebungstemperaturen zu verlangsamten Absorptionszeiten und einer geringeren Kapazität führen, wodurch auch die Gesamtmenge an absorbiertem Wasserstoff sinkt. Der Temperaturverlauf im Vergleich zeigte, bei niedriger Umgebungstemperatur einen stärkeren Anstieg der Hydridtemperatur, was auf ein erhöhtes Aufkommen von Reaktionen innerhalb des Hydrids hindeuten kann. Niedrigere Temperaturen scheinen also, verglichen mit höheren Werten, die Hydridbildung und somit den Speicherprozess, deutlich positiver zu beeinflussen. Bei Desorptionsvorgängen, führen niedrigere Temperaturen hingegen zu längeren Desorptionszeiten. Der zweite Teil legte den Fokus auf die drei Bereiche Wärmetauscher, Metalllegierungen und der Kapitalwertkalkulation eines, sich bereits etablierten Metallhydridspeichers, der Firma „GKN Hydrogen GmbH“. Im Bereich der Wärmetauscher wurden vier verschiedene Arten anhand von Effizienzkriterien, wie bspw. dem Wirkungsgrad, und Wirtschaftlichkeitskriterien, wie z.B. der Amortisationszeit, im Generellen verglichen und bewertet. Als am wirtschaftlich sinnvollsten zeichnete sich der WRWT ab, während sich der RWT zusammen mit dem GSWT als die effizienteste Variante ergab. Bei den Metalllegierungen wurden drei Titan-basierte Legierungen, sowie reines Magnesium anhand der jeweiligen Kosten zur Speicherung eines Kilogramms Wasserstoff verglichen. Diese Kosten basierten dabei auf den jeweiligen Anschaffungspreisen und gravimetrischen Wasserstoffkapazitäten. Mit den günstigsten Speicherkosten pro Kilogramm Wasserstoff, stellte sich das Magnesium bzw. Magnesiumhydrid als die empfehlenswerteste Variante heraus. Aufgrund seiner Hochtemperaturcharakteristik entstehen allerdings hohe technische Anforderungen an Speichersysteme. Diese wiederum verursachen sehr hohe weiterführende Kosten. Die Titan-basierten Legierungen entstammen dem Niedrigtemperaturbereich und verursachen dadurch keine solche Kosten. Möchte man diese Kosten nicht bewältigen wollen, so empfiehlt es sich auf eine Titan-basierte Variante zurückzugreifen, idealerweise „Hydralloy C5“, da es nach Magnesium die nächst günstigste Alternative darstellt. Die Kapitalwertkalkulation des etablierten Speichertanks „HY2MEGA“ erfolgte auf Basis verschiedener, dafür relevanter, CapEx- und OpEx-Daten innerhalb einer dafür programmierten Excel-Datei. Der Kalkulationszeitraum betrug 20 Jahre. Als Ergebnis lässt sich anführen, dass die Investition in den Speichertank als wirtschaftlich sinnvoll eingestuft werden kann, sofern die Nutzungsdauer länger als fünf Jahre beträgt. Je höher der Verkaufspreis dabei gewählt wird, desto größer wird der Kapitalwert und desto schneller rentiert sich die Investition.
