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Über AlzChem

„AlzChem goes green“: DYHARD® als Wegbereiter einer emissionsfreien Zukunft

DIE MOBILITÄT DER ZUKUNFT IST SAUBER. 

Als zukunftsorientierter Baustein des AlzChem-Portfolios umfasst die DYHARD® Produktreihe eine breite Palette an Additiven zur Herstellung von Verbundwerkstoffen unter anderem in der Automobilindustrie sowie in der Luft- und Raumfahrt. Innovation ist bei DYHARD® Programm. Eng am internationalen Markt und den globalen Trends der Automotive-Branche bietet der AlzChem-Konzern ein Komplettsystem aus der DYHARD® SYS Produktlinie an, das speziell auf die sich wandelnden Anforderungen der Automobilhersteller ausgelegt ist. Unser DYHARD® System, bestehend aus DYHARD® RF2100 – einer modifizierten Epoxidharzformulierung (A-Komponente) – und DYHARD® Fluid 212 – einem formulierten, latenten Härter (B-Komponente) – zielt speziell auf die Produktion von gewickelten carbonfaserverstärkten Typ-IV Druckzylindern ab. „Latent" steht dabei für ein „ruhendes Reaktionsverhalten“. Je latenter das System, umso länger kann die eigentliche Reaktion, also das Aushärten, aktiv verzögert und damit die Verarbeitungszeit im Herstellungsprozess maximal verlängert werden. 

Diese Typ-IV Zylinder dienen als Tank zur Lagerung des gasförmigen Wasserstoffs für Brennstoffzellen der Antriebstechnologie. Im Rahmen des Unternehmensziels „Grüne AlzChem“ zeichnet sich dieses Produkt durch optimierte Verarbeitungseigenschaften aus und reduziert Reinigungszeit wie auch Harzabfall sowie den Einsatz von Löse- und Reinigungsmitteln. Somit leistet die AlzChem einen bedeutenden Beitrag zur Einsparung von Ressourcen und unterstützt den Wandel hin zu einem emissionsfreien Transport als Einflussfaktor auf den globalen Treibhauseffekt.

DAS DYHARD® FLUID SYSTEM FÜR FILAMENT WINDING 

Im kontinuierlichen Verarbeitungsprozess werden Fasern mittels Tränkbad benetzt bzw. imprägniert und auf einem Inliner als Hohlkörper zu einem Zylinder gewickelt. Die so erzeugten hochwertigen Duroplaste mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften sind insbesondere für den Prozess des Faserwickelns (engl. filament winding) geeignet. Hierfür ist eine Harzformulierung mit einer mittleren Viskosität (Zähflüssigkeit), langer Topfzeit (Verarbeitungsdauer von Reaktionsharzmassen) bei Raumtemperatur von 23 ºC und eine relativ schnelle Aushärtungsgeschwindigkeit notwendig. Nachteilig für die Wirtschaftlichkeit der momentan praktizierten Herstellverfahren sind Standzeiten in der Produktion bedingt durch Reinigungsschritte aufgrund limitierter Verarbeitungszeiten. Das DYHARD® System, bestehend aus einer dünnflüssigen Epoxidharzkomponente und einem formulierten latenten Flüssighärter, verbessert die Tränkung der Fasern und bietet die optimale Lösung. 

Unsere DYHARD® Technologie basiert auf einem beheizten Imprägnier-Bad mit konstant gehaltener Viskosität. Optimale Bedingungen, denn eine konstante Viskosität bedeutet konstante Benetzung und Imprägnierung der Fasern. Das DYHARD® Filament Winding Komplettsystem zeichnet sich durch eine lange Topfzeit (lange Verarbeitbarkeit) von mehreren Tagen bei leicht erhöhten Temperaturen (mehr als vier Tage bei 40 ºC) aus. Reaktionswärme entsteht dabei nicht. Somit wird ein vollkontinuierlicher Prozess ermöglicht, unabhängig von der Außentemperatur (Sommer-Winter-Thematik). Schwankungen an unterschiedlichen Produktionsstandorten werden damit weltweit ausgeschlossen. Für Automobilhersteller (OEMs, Original Equipment Manufacturer) sind kontrollierte Verarbeitungsbedingungen ein wesentlicher Faktor zur globalen Qualitätssicherung. Diesen hohen Ansprüchen kommen wir nach. 

Ein weiterer Vorteil unseres Komplettsystems ist die schnelle Härtung bei 120 ºC in Kombination mit einer besonders langen Latenzzeit. Niedrige Exothermie (freiwerdende Wärmenergie bei einer chemischen Reaktion) des thermodynamischen Systems, optische Klarheit und große Transparenz zeichnen das DYHARD® System für die Faserwickelanwendung im Vergleich zum Amin- und Anhydride-System aus. Aufgrund der langen Latenz im Imprägnier-Bad und des geringeren Reini-gungsaufwands sind die Standzeiten im Produktionsprozess optimiert. Das effizientere Faserwickeln mit dem DYHARD® Fluid System steigert die Produktionsleistung und senkt damit die Kosten der Composite-Zylinder. Ideale Eigenschaften für die Serien-Herstellung von H2-Zylindern.

AUF DEM PRÜFSTAND: H2-ZYLINDER FÜR BRENNSTOFFZELLENFAHRZEUGE 

In enger Kooperation mit den H2-Zylinderherstellern, also den Anwendern des DYHARD® Systems für Faserwickeln, wurde das Komplettsystem bereits unterschiedlichen Tests unterzogen. Die Ergebnisse sind durchwegs positiv und halten den hohen Anforderungen an die gewickelten Wasserstoffzylinder für die Brennstoffzellentechnologie stand. Neben dem bereits aufgeführten Nutzen bestätigen mehrere Praxistests weitere Vorteile unseres Harzsystems für Faserwickeln. Die Tests wurden an einem Typ-IV H2-Zylinder mit einem Volumen von 52 Litern und einem Fülldruck von 700 bar durchgeführt und kamen zu folgenden Ergebnissen: 

  • beste mechanische Eigenschaften, Zähigkeit und sehr gute Druckzyklusprüfung
  • reduzierte Ausfallzeiten in der Herstellung und damit Steigerung der Produktivität um bis zu 15 %
  • Möglichkeit der Qualitätskontrolle des Harzsystems im Vorfeld
  • sehr gute Oberflächenqualität aufgrund geringer Schrumpfung (Volumenänderung des Materials)
  • ausgezeichnete Haftung auf Carbonfasern 

Diese für die Automobilindustrie ganz wesentlichen Eigenschaften unseres DYHARD® Fluid Systems unterstützt die Erreichung der ambitionierten Ziele. 

„GREEN DEAL“: CO2-NEUTRALES EUROPA 

Wachsende Urbanität und Globalisierung verstärken das Verkehrsaufkommen. Saubere Luft durch nachhaltigen Transport soll die Lebensqualität erhöhen. Nach dem Willen der Europäischen Union müssen sich die CO2-Emissionen um 30 % reduzieren. Das Ziel, den Ausstoß von Treibhausgasen zu reduzieren, schlägt sich in einem hohen Bedarf an entsprechenden Technologien nieder. Ambitionierte Flottenziele im Schwerlastverkehr intensivieren den Entwicklungsdruck auf die Automo¬bilhersteller. Die Lösung ist bereits da: Der Wasserstoffantrieb gilt als Quantensprung in der Automobilindustrie. Straßentaugliche Prototypen sind im Test. Bereits etabliert, arbeitet DYHARD® eng mit OEMs in den Märkten mit technologischer Vorreiterrolle zusammen.

BEGINN EINER NEUEN ÄRA: DIE BRENNSTOFFZELLENTECHNOLOGIE MIT „GRÜNEM“ WASSERSTOFF 

Für einen massentauglichen Antrieb muss die Wasserstofferzeugung günstig sein. Klimaneutralität bei gleichzeitig ökonomischen Vorteilen stellen beinahe unvereinbare Kriterien dar. Hohe Anforderungen führen zur komplexen und energieintensiven Gewinnung von Wasserstoff: Die Brennstoffzelle ist das Kernstück des Wasserstoffantriebs. In der Zelle wird mittels chemischer Umsetzung von Wasser- und Sauerstoff elektrische Energie gewonnen, welche einen Elektromotor antreibt. Die Aufspaltung von Wasser (H2O) in seine Bestandteile – Wasserstoff und Sauerstoff – bezeichnet man als Elektrolyse, ein extrem energieintensiver Vorgang. Emissionsfreier und daher „grüner“ Wasserstoff basiert daher auf erneuerbaren Energien wie Windkraft oder Solarenergie. Für eine ausreichende Energiedichte ist zudem die Kühlung von Wasserstoff auf minus 254 ºC oder die Lagerung mit 800 bar Druck notwendig. Zum Vergleich, der Reifendruck beim Auto beträgt ca. 3,5 bar. Das zeigt, welche enormen Belastungen die Zylinder standhalten müssen. Umso wichtiger ist das Thema Sicherheit und Kontinuität beim Herstellungsprozess, damit jeder einzelne Zylinder den Druck aushält. Hier kommt die hohe Qualität der mit unserem DYHARD® Fluid Systems erzeugten H2-Zylinder ins Spiel. Maximale Drucklastbeständigkeit für einen 700 bar Typ-IV Zylinder gewährleistet das Komplettsystem der AlzChem. Sicherheit zuerst – gerade auch im Automobilbereich.

BRENNSTOFFZELLEN-NUTZFAHRZEUGE FÜR DEN FERNVERKEHR IN SERIE 

Der Transportbedarf wächst. Dabei soll der Transport CO2- neutral sein. Besonders für Nutzfahrzeuge mit einer hohen Reichweite ist die Brennstoffzellentechnologie die optimale Lösung: Einerseits aufgrund von Gewichtsreduzierung, andererseits bedingt durch die umweltschonende Antriebstechno-logie. Außergewöhnlich ist, dass die Tanks den Wasserstoff mit einem Druck von 700 bar speichern. Entsprechend groß muss der Tank sein, der mit dem DYHARD® Fluid System zuverlässig gewickelt werden kann. Für unterschiedliche Carbonfasern geeignet, ist das AlzChem-System eine flexible Lösung für die Hersteller.

DYHARD® GOES GLOBAL 

Allen voran in Japan und Südkorea sind Lkw mit Brennstoffzellenantrieb schon marktreif. Eine erweiterte Produktpalette für den Markteintritt in Europa folgt. Das Ziel eines deutschen Automobilkonzerns: Bis zum Ende des Jahrzehnts in Japan, Nordamerika, Mexiko und Europa ausschließlich emissionsfreie Nutzfahrzeuge zu vertreiben. DYHARD® hat das „Ohr am Markt“ und steht bereits in engem Kontakt mit europäischen sowie asiatischen Herstellern. In der Testphase unseres DYHARD® Fluid Systems unterstützen wir die Anwender in allen technischen Belangen, um so die AlzChem-Technologie gleich zu Beginn der Entwicklung beim Hersteller zu integrieren. Ob auf Messen und Kongressen, im direkten Kundenkontakt oder durch die Zusammenarbeit mit Hochschulen, die Vorteile des DYHARD® Komplettsystems für Filament Winding sind überall im Gespräch. Hier kann die AlzChem auf ihre langjährige Expertise bauen sowie auf die hohe Produktqualität MADE IN GERMANY.

E-Mobilität soll für den Massenmarkt erschwinglich und somit attraktiv werden. Zentral ist die Senkung von Entwicklungskosten und die beschleunigte Markteinführung. Voraussetzung hierfür sind vollständig kontinuierliche Produktionsabläufe in allen Schritten – möglich mit unserem DYHARD® Fluid System.

BRENNSTOFFZELLENANTRIEB ZU WASSER, ZU LAND UND IN DER LUFT 

Aber auch jenseits des Straßenverkehrs bieten sich Brennstoffzellen als effiziente Energieträger an - zum Beispiel in der Schifffahrt: Etwa 90 Prozent des Welthandels erfolgen über den Seeweg. Zusammen stoßen 90.000 Schiffe rund eine Milliarde Tonne Kohlendioxid aus. Damit zählt die Schifffahrt neben Straßen- und Flugverkehr zu den größten Emittenten unter den Verkehrsträgern. Mithilfe staatlicher Förderung soll der Transport zu Wasser emissionsfrei werden. Skandinavien ist neben Deutschland und einer amerikanisch-britischen Kooperation Vorreiter in puncto Wasserstoff im maritimen Segment. Nächstes Jahr wird der Liniendienst der Hurtigruten durch Brennstoffzellen ergänzt. Hintergrund ist eine neue Gesetzgebung des norwegischen Parlaments, die bis 2026 entlang der Westküste des Landes eine Null-Emissionszone vorsieht. DYHARD® ist im maritimen Segment bereits in Gesprächen mit einem finnischen Hersteller von Brennstoffzellen. Erfolgreiche Materialtests bestätigen unsere Ergebnisse. Wir sind auf dem richtigen Weg. Das deutsche Schienennetz umfasst knapp 40.000 Kilometer, auf denen bereits die weltweit ersten H2-Züge pendeln. Dieselloks werden zunehmend zugunsten von emissionsfreien Zügen ersetzt. 

2019 wurden weltweit rund 7.000 wasserstoffbetriebene Autos verkauft. Besonders in Südkorea, den USA und in Japan wächst die Nachfrage. Das DYHARD® Fluid System wurde schon südkoreanischen und japanischen Herstellern vorgestellt. Weitere Tests hierzu laufen zurzeit Analysten rechnen bis 2030 mit bis zu 15 Millionen Autos mit Wasserstoffantrieb weltweit. 
300 Millionen Tonnen Kerosin verbraucht die Luftfahrt pro Jahr. Ein Ausstoß von über 900 Millionen Tonnen CO2. Ein Wandel hin zu einem emissionsfreien Antrieb zeichnet sich auch hier ab. Für die Luftfahrt datieren Experten die Brennstoffzellentechnik im Kurz- und Mittelstreckenbereich für große Passagiermaschinen auf 2050.

DIE WEICHEN SIND GESTELLT 

Wann löst eine umweltfreundliche Antriebstechnik wie die Brennstoffzelle nun die konventionelle Mobilität ab? Die Antwort darauf ist eine Preisfrage: Die Energiewende im Verkehr ist davon abhängig, ab welchem Zeitpunkt eine Form der Mobilität im Vergleich zu einer Alternative kostengünstiger wird. Der technologische Fortschritt ist hier entscheidend. 
Mit dem DYHARD® Filament Winding Komplettsystem der AlzChem unterstützen wir den Weg der Automobilindustrie hin zur Brennstoffzellentechnologie mit Wasserstoffantrieb. So beschleunigen wir die Entwicklung zu einer innovativen, klimaneutralen Mobilität MADE IN GERMANY. Die Weichen für eine nachhaltige Zukunft sind gestellt. DYHARD® every day, everywhere – auch in Zukunft. 

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Michaela Hausmann-Hofer

Michaela Hausmann-Hofer