Freiformbarer DLR-Wabentank für die CNG Anwendung

Abstract

Erdgas wird aktuell als CNG (Compressed Natural Gas) in zylindrischen Hochdrucktanks gespeichert. Zur effizienteren Nutzung des vorhandenen Bauraums und der damit eingehenden Reichweitenerhöhung und Steigerung des Nutzerkomforts ist die zylindrische Bauweise für zukünftige Fahrzeug-Generationen in Frage zu stellen. Hierzu wird am Institut für Fahrzeugkonzepte des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V., durch systematisch und methodisch angewandten Leichtbau eine innovative Bauweise eines Hochdrucktanks, der „DLR-Wabentank“, entwickelt. Das patentierte Wabentankkonzept erzeugt dank der zu erzielenden Freiformbarkeit und der intensiven Nutzung von optimal ausgelegten Verstärkungsfasern die Möglichkeit der neuartigen Bauraumnutzung bei minimaler Gewichtszunahme. Dabei besteht das Konzept darin, dass Zellen unterschiedlicher Querschnitte, bauraumoptimal aneinander geordnet werden. Dadurch wird der geometriebedingte Bauraumverlust, der bei der Nutzung von Flaschentanks auftritt, minimiert. Aktuell befindet sich das Wabentankprojekt in der Validierungsphase (August 2012 bis August 2014). Es wird die Entwicklungsmethodik, die dem bauraumadaptiven Gastank zugrunde liegt, vorgestellt. Ziel ist es den vollständigen Fertigungsprozess durch automatisierbare und seriennahe Herstellungsprozesse aufzubauen und durch relevante Versuche zu validieren. Dabei wird u.a. die Herausforderung in der Fertigung die Monozeller-Vorversuche, Materialuntersuchung und auf das aktuelle Gewichts/Volumenverhältniss aus der Modellierung eingegangen. Das neuartige Fertigungsverfahren bietet in Kombination mit dem Wabentank-Konzept einen Volumengewinn von bis zu 38% gegenüber konventionellen CNG-Speichersystemen, bezogen auf den vorhandenen Bauraum im Fahrzeug. Die erzielte Bauraumadaptivität, Flexibilität und die Möglichkeit eines modularen Aufbaus bieten einen gesteigerten Kundennutzen, wodurch der „DLR-Wabentank“ sowohl für Automobilhersteller als auch Zulieferer von Interesse sein wird. Bei weiterem Interesse seitens der Industrie, kann die Variantenvielfalt hinsichtlich anderer alternativer Treibstoffe wie Wasserstoff oder Hythan entwickelt werden.