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The Wayback Machine - https://web.archive.org/web/20120306012509/http://www.hycar.de:80/sicherheit.htm


 Sicherheitsaspekte bei der
 Verwendung von Wasserstoff:


Grunds�tzlich ist der Umgang mit Wasserstoff nicht gef�hrlicher, sondern einfach anders als der mit Benzin. Nat�rlich ist Wasserstoff, ebenso wie das heutige Benzin, unter gewissen Bedingungen gef�hrlich. Um eine ebenso hohe Sicherheit f�r Wasserstoffspeicher zu gew�hrleisten wie bei Benzintanks, wurden daher umfangreiche Tests durchgef�hrt. In sorgf�ltigen sicherheitsanalytischen Studien, Labor- und Feldexperimenten wurde vorweggenommen, was sp�ter im allt�glichen Umgang mit dem Energietr�ger Wasserstoff passieren kann. Jedoch muss bei den Sicherheitsaspekten zwischen den verschiedenen Speichermethoden f�r Wasserstoff differenziert werden, da hier erhebliche Unterschiede vorliegen:


Druckgas-Wasserstoffspeicher:     


In Drucktanks liegt Wasserstoff gasf�rmig vor, was sicherheitstechnisch gesehen die gef�hrlichste Form von Wasserstoff ist. Im Vergleich mit Erdgas ist Wasserstoff um ein vielfaches fl�chtiger und dazu leichter als Luft. Im Freien f�hrt dies dazu, dass das Wasserstoffgas schnell entweicht und sich nicht um das Fahrzeug ansammelt, sondern rasch nach oben steigt. In geschlossenen R�umen kann es dagegen wie bei Erdgas zu einer Bildung und Ansammlung eines explosiven Luft-Gas-Gemisches kommen.

Die Automobilhersteller verbauen bei ihren Konzeptfahrzeugen aus diesem Grund Wasserstoffsensoren, die bei einer Leckage im Leitungssystem sofort s�mtliche Ventile schlie�en und die Gaszufuhr unterbrechen. Dennoch werden wasserstoffbetriebene Fahrzeuge mit Drucktanks voraussichtlich den gleichen Sicherheitsvorlagen unterliegen wie erdgasbetriebene Fahrzeuge und nicht in geschlossenen R�umen geparkt werden d�rfen.

Um die Sicherheit der Drucktanks an sich zu untersuchen und mit heutigen Benzintanks vergleichen zu k�nnen, f�hrte Dr. Michael Swain von der University of Miami in Florida einen Versuch mit jeweils einem wasserstoff- und einem benzinbetriebenen Fahrzeug durch:

Bei beiden Fahrzeugen wurde eine Leckage am Tank verursacht (ein 1,6 mm Loch in der Benzinleitung, eine undichte Verbingungsstelle in der Wasserstoffleitung). Anschlie�end wurde in unmittelbarer N�he ferngez�ndet. Die folgenden Ausschnitte der Videodokumentation verdeutlichen das Ergebnis der Studie:


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Auf der linken Seite steht das Fahrzeug mit Wasserstofftank, auf der rechten Seite das Fahrzeug mit einem normalen Benzintank.

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Bei beiden Fahrzeugen erfolgt die Z�ndung in unmittelbarer Umgebung der Leckage.

Am Leck des wasserstoffbetriebenen Fahrzeuges entsteht durch das mit hohem Druck ausstr�mende Gas eine hohe Stichflamme.

Beim benzinbetriebenen Fahrzeug ger�t die Benzinlache unter dem Fahrzeug in Brand.

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Der Wasserstoff-Druck nimmt ab, die Flamme wird kleiner.

Das Benzinfeuer breitet sich aus.

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Das Wasserstoffgas ist nahezu vollst�ndig ausgestr�mt, die Flamme wird schnell kleiner. Die Temperatur im Inneren des wasserstoffbetriebenen Fahrzeuges geht nach einem Spitzenwert von 19,4� C wieder zur�ck, die Spitzentemperatur der Heckscheibe betr�gt 47� C.

Am benzinbetriebenen Fahrzeug entz�nden sich Reifen und Kunststoffteile der Karosserie.

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Das Feuer am wasserstoffbetriebenen Fahrzeug ist vollst�ndig erloschen, das Fahrzeug bleibt bis auf die Umgebung des Lecks unversehrt.

Das Benzinfeuer hat auf den Innenraum �bergegriffen, das Fahrzeug steht vollst�ndig in Flammen.



W�hrend beim benzinbetriebenen Fahrzeug ein kleines Loch ausschlaggebend f�r den Brand war, h�tten zum Brand am wasserstoffbetriebenen Fahrzeug gleich 4 Sicherheitssysteme auf einmal ausfallen m�ssen!

Crashtests an Fahrzeugen mit Gasdrucktanks sind bisher noch nicht erfolgt. Da die Tanks jedoch in der Regel wie auch Benzintanks im gesch�tzten Bereich zwischen den Hinterr�dern liegen, muss ein Aufprall �u�erst heftig und ung�nstig erfolgen, um die Tanks mechanisch zu besch�digen. Bei solch einem Unfall, bei dem die Tanks mechanisch besch�digt w�rden, sind jedoch die �berlebenschancen f�r die Insassen durch den starken Aufprall allein schon �u�erst gering, so dass bisher keine tiefgehenden Versuche durchgef�hrt wurden.


Fl�ssigwasserstoff-Speicher:     


Deformation des Tanks durch massive Gegenst�ndeIn einem mehrj�hrigen Programm wurden von der BMW Group verschiedene schwere Unf�lle nachgestellt und getestet, wie sich der Fl�ssigwasserstoff-Tank dabei verh�lt. So wurden gef�llte Tanks, deren Sicherheitsventile man absichtlich blockiert hatte, unter hohem Druck zerst�rt. Die f�r diesen Extremfall vorgesehene Sollbruchstelle im Innentank sorgte daf�r, dass der gespeicherte Wasserstoff dosiert abgeblasen wurde.

In weiteren Tests wurden mit fl�ssigem Wasserstoff gef�llte Fahrzeugtanks auf einem Pr�fstand Brandtests unterzogen. �ber eine Stunde lang wurden die Tanks dabei vollst�ndig von fast 1.000 Grad Celsius hei�en Flammen umschlossen. Auch hier zeigten die Tanks ein gutm�tiges Verhalten: Der verdampfte Wasserstoff entwich langsam und kaum wahrnehmbar �ber die Sicherheitsventile.

Berstversuche am WasserstofftankIm letzten Teil der Worst-Case-Untersuchungen wurden Automobiltanks mit fl�ssigem Wasserstoff durch massive Gegenst�nde deformiert und erheblich besch�digt. In keinem Fall kam es zur Explosion des Tanks.

Aber nicht nur die Tanks, auch komplette Fahrzeuge mussten sich bew�hren. So wurden BMW Wasserstofffahrzeuge Crashtests nach aktuellen Normen unterzogen, bspw. dem Frontal-Crash nach US-Spezifikation mit vorgeschriebenen 56 km/h Aufprallgeschwindigkeit, dem Heck-Crash mit 100 und 40 Prozent �berdeckung sowie dem Seiten-Crash im verwundbarsten Bereich, am Einf�llstutzen zum Wasserstoff-Tank. Alle Anforderungen wurden dabei einwandfrei erf�llt und der Beweis erbracht, dass der Betrieb mit Wasserstoff genauso sicher ist wie mit Benzin.
 


Metallhydrid-Speicher:     


Die Metallhydrid-Speicherung bietet einen sehr hohen Sicherheitsstandard: Da der Wasserstoff chemisch an das entsprechende Metall gebunden ist, kann kein Gas aus dem Speicher entweichen, sich in geschlossenen R�umen - bspw. Tiefgarage - ansammeln und somit ein explosives Wasserstoff-Luft-Gemisch bilden. Denn nur bei Zuf�hrung von W�rme wird das Gas aus dem Metallhydrid gel�st und zu den Brennstoffzellen geleitet.

Sollte das Fahrzeug im Falle eines Unfalles Feuer fangen und dadurch der Speicher gro�er W�rme ausgesetzt sein, so entweicht der Wasserstoff �ber Sicherheitsventile und brennt kontrolliert ab. Bei Br�nden im Bereich der Gasleitungen oder der Brennstoffzelle ist der Speicher zudem durch R�ckschlagventile gesch�tzt.



Methanol-Speicher:     


Methanol verh�lt sich generell wie Benzin. Auch die Lagerung, Betankung und der Umgang mit Methanol unterscheidet sich kaum von der Handhabung von Benzin. Methanol ist leicht entz�ndlich, Methanold�mpfe bilden zusammen mit Luft ein explosives Gemisch.

Gef�hrlich ist zudem die kaum sichtbare bl�uliche Flamme beim Verbrennen von Methanol, da Br�nde erst relativ sp�t bemerkt und schwer bek�mpft werden k�nnen. Auch ist auslaufendes Methanol im Falle eines Unfalles �u�erst umweltsch�dlich und gef�hrdet sehr stark das Grundwasser, was die Vorteile von Methanol bei der Handhabung und Infrastruktur aus umweltspezifischer Sicht wieder relativiert.



GNF-Speicher:     


Da diese Art der Speicherung bisher noch nicht realisiert wurde, sind genaue Aussagen �ber die Sicherheit von GNF-Speichersystemen nicht m�glich. Sollten die Speicher allerdings in der geplanten Form von auswechselbaren Kartuschen vorliegen, w�re diese Art der Wasserstoff-Speicherung sehr sicher: Ein Freisetzen des Wasserstoffes w�rde nur durch kontrolliertes Erh�hen des anliegenden Druckes erfolgen, eine mechanische Zerst�rung des Speichers h�tte keine Folgen. Brandgef�hrdet w�ren hier nur die Teile des Treibstoffsystems, die mit dem gasf�rmigen Wasserstoff in Verbindung kommen, also haupts�chlich Treibstoffleitungen, die jedoch �ber Sensoren und R�ckschlagventile gesch�tzt werden k�nnen.


Natriumborhydrid-Speicher:     


Sowohl der Ausgangsstoff Natriumborhydrid als auch das Endprodukt Natriummetaborat (vergleichbar mit Borax) sind nicht entflammbar und ungiftig, so dass diese Art der Wasserstoffspeicherung und -bereitstellung �u�erst sicher ist. Eine Freisetzung von Wasserstoffgas ist unkontrolliert nicht m�glich - bspw. bei Ber�hrung des Natriumborhydrids mit Wasser - da zur Reaktion zus�tzlich das Katalysatormetall ben�tigt wird. Brandgef�hrdet w�ren auch hier nur mit dem gasf�rmigem Wasserstoff in Kontakt stehende Leitungen und Komponenten.    


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