Details

Einleitung
Wasserstoff wird weltweit als Eckpfeiler der Energiewende anerkannt. Er bietet das Potenzial für null Emissionen, eine hohe Energiedichte und die Flexibilität, Autos, Lastwagen, Züge, Flugzeuge, Schiffe und stationäre Energiesysteme anzutreiben. Doch um Wasserstoff für den täglichen Gebrauch sicher zu machen, muss stets eine entscheidende Frage beantwortet werden: 

Wie stark sind die Zylinder, die ihn speichern?
Wasserstoff wird typischerweise unter sehr hohem Druck gespeichert — 350 bar für den Schwerlastverkehr und 700 bar für Personenkraftwagen. Um diesen Bedingungen standzuhalten, werden die Zylinder aus modernen Verbundwerkstoffen wie kohlefaserverstärkten Polymeren (CFRP) hergestellt, die häufig über Aluminium- oder Polymerauskleidungen gewickelt sind. Diese Zylinder sind leicht, doch ihre mehrschichtige Struktur und Verbundnatur erfordern umfangreiche Tests, um ihre Langzeitbeständigkeit zu bestätigen.

Die Berstkammer für Wasserstoffzylinderprüfung wurde entwickelt, um die sicherste und zuverlässigste Umgebung für die Beantwortung dieser Frage zu bieten. Es handelt sich um ein zerstörendes Prüfsystem, das darauf ausgelegt ist, Wasserstoffspeicherzylinder absichtlich weit über ihre Konstruktionsgrenzen hinaus zu beaufschlagen, bis sie bersten. Dadurch wird die tatsächliche Festigkeit, der Berstdruck und das Versagensverhalten des Zylinders genau bestimmt.

Ähnlich wie bei einem Crashtest für Autos, bei dem Fahrzeuge absichtlich zerstört werden, um den Insassenschutz zu gewährleisten, bringt diese Kammer Wasserstoffzylinder unter kontrollierten und sicheren Bedingungen zum katastrophalen Versagen. Die Erkenntnisse aus diesen Tests sind für Hersteller, Zertifizierungsstellen und Forschungseinrichtungen von unschätzbarem Wert — und machen die Kammer zu einem unverzichtbaren Werkzeug für den weltweiten Ausbau der Wasserstofftechnologie.

Funktion der Berstkammer
Die Maschine ist so konzipiert, dass sie die härtesten Bedingungen simuliert, denen ein Wasserstoffzylinder ausgesetzt sein kann — und darüber hinausgeht, bis ein Versagen eintritt. So funktioniert sie:
1. Zylinderpositionierung – Der Prüfzylinder wird sicher in der inneren Edelstahlkammer fixiert.
2. Füllmedium – Der Zylinder wird aus Sicherheitsgründen mit Wasser (anstatt mit Gas) gefüllt, da Wasser inkompressibel ist und das Explosionsrisiko reduziert.
3. Kontrollierte Druckbeaufschlagung – Eine Hochdruckpumpe von Haskel erhöht den Druck im Zylinder schrittweise, während präzise Sensoren den Druck und die Ausdehnung in Echtzeit messen.
4. Versagenspunkt – Der Zylinder berstet schließlich unter extremem Druck, wobei die freiwerdende Energie sicher durch die doppelwandige Kammer aufgenommen wird.
5. Datenerfassung – Das gesamte Ereignis wird aufgezeichnet: maximaler Berstdruck, Deformationsmuster, volumetrische Ausdehnungsrate und Art des Versagens (Riss, Spaltung oder Bruch).

Dieser Prozess liefert:
• Nachweis der Einhaltung von Sicherheitsnormen.
• Erkenntnisse zur Verbesserung des Zylinderdesigns.
• Zertifizierungsdaten für internationale Märkte.

Konstruktion & Design
Die Berstkammer ist für Robustheit, Langlebigkeit und maximale Bedienersicherheit ausgelegt.
• Doppelwandiges Containmentsystem
  ▹ Innenkammer: Gefertigt aus hochwertigem Edelstahl (SS) für Wasserstoffverträglichkeit und Korrosionsbeständigkeit.
  ▹ Außenkammer: Aus dickem Baustahl (MS) gefertigt, um strukturelle Stabilität zu gewährleisten und die beim Bersten freigesetzte Energie aufzunehmen.

• Schwerlast-Türsystem
  ▹ Verstärkt mit einem Mehrpunktverriegelungssystem.
  ▹ Ausgestattet mit mechanischen und elektronischen Verriegelungen, die den Start des Tests verhindern, wenn die Tür nicht vollständig verschlossen ist.
  ▹ Großes Sichtfenster oder optionale Kameraintegration zur Überwachung.

• Containerisierte Installation
  ▹ Das gesamte System ist in einem 20-Fuß-ISO-Container integriert.
  ▹ Der Container ist mit elektrischer, hydraulischer und sicherheitstechnischer Infrastruktur ausgestattet und ermöglicht einen Plug-and-Play-Betrieb vor Ort.
  ▹ Mobil und modular – kann leicht verlagert oder mit anderen Testeinrichtungen kombiniert werden.

• Verarbeitungsqualität
  ▹ Alle Schweißnähte werden ultraschallgeprüft.
  ▹ Oberflächen sind mit industriellen Epoxidbeschichtungen gegen Korrosion geschützt.
  ▹ Die Innenkammer wird vor der Auslieferung auf Dichtheit geprüft.

Messung & Steuerung
Präzise Messung und zuverlässige Steuerung sind entscheidend für Sicherheit und Zertifizierungsprüfungen.
• Druckmessung
  ▹ Hochpräzise Sensoren mit einem Messbereich bis 5000 bar (±0,25 % FS).
  ▹ Glycerin-gefüllte Manometer (0–5000 bar, Klasse 1.0).
  ▹ Doppelte Redundanz für maximale Messzuverlässigkeit.

• Pumpensystem
  ▹ Haskel DSXHF-602 luftbetriebene Flüssigkeitspumpe.
  ▹ Liefert intermittierenden Druck bis 75.000 psi (≈5170 bar).
  ▹ Einstellbare Druckrampen für langsame (Leckprüfung) oder schnelle Druckerhöhung (Bersttest).

• Steuerungssystem
  ▹ PLC-basierte Automatisierung mit Touchscreen-HMI.
  ▹ Bediener kann Druckanstiegsrate, Haltezeit und Berstende einstellen.
  ▹ Automatische Datenerfassung (DAQ) zeichnet Berstkurve, Volumenausdehnung und Versagenspunkt auf.
  ▹ Ethernet/USB-Datenausgabe für Zertifizierungsberichte.

• Überwachungssysteme
  ▹ Druck-Zeit-Kurven in Echtzeit.
  ▹ Automatische Sicherheitsabschaltung bei abnormalen Bedingungen.

Sicherheitsmerkmale
Das Testen von Hochdruck-Wasserstoffzylindern ist von Natur aus gefährlich, doch die Berstkammer wurde entwickelt, um den Prozess sicher zu gestalten:
• Explosionssichere Kammer – Doppelwandige Konstruktion gewährleistet die vollständige Eindämmung von Splittern und Druckwellen.
• Notabschaltung – Das System entlastet sich innerhalb von 2 Sekunden nach einem Alarm automatisch.
• Sicherheitsventile – Redundante Ventile lassen Überdruck automatisch ab.
• Türverriegelungssystem – Betrieb ist unmöglich, wenn die Kammer nicht vollständig verriegelt ist.
• Alarme & Sensoren – Kontinuierliche Überwachung auf Lecks, hohe Öltemperatur, niedrigen Hydraulikflüssigkeitsstand und Filterverstopfung.
• Kamera & Beleuchtung – Optionales internes Kamerasystem zur visuellen Aufzeichnung des Zylinderversagens für Forschungs- und Analysezwecke.

Hauptspezifikationen – Berstkammer für Wasserstoffzylinderprüfung

  

    
Spezifikation
    
Details
  
  

    
Maximaler Prüfdruck
    
5000 bar (≈72.500 psi)
  
  

    
Zylinderlänge
    
Bis zu 3000 mm (3,0 m)
  
  

    
Zylinderdurchmesser
    
Bis zu 900 mm
  
  

    
Innere Abmessungen der Kammer
    
Ca. 3000 × 900 × 800 mm (L×B×H)
  
  

    
Kammeraufbau
    
Innen aus Edelstahl + Außen aus Baustahl (zweischaliges Containment)
  
  

    
Pumpensystem
    
Luftbetriebene Flüssigkeitspumpe von Haskel (bis zu 75.000 psi intermittierend)
  
  

    
Steuerungssystem
    
PLC + HMI mit automatischer Berstsequenz und Echtzeit-Datenerfassung (DAQ)
  
  

    
Sicherheits­systeme
    
Explosionssicheres Design, redundante Sicherheitsventile, Notabschaltung, verriegelte Tür
  


Anwendungsbereiche
Die Berstkammer ist vielseitig einsetzbar und findet Anwendung in verschiedenen Industrien:

• Wasserstoffmobilität
  ▹ Prüfung von Speicherzylindern in Fahrzeugen wie Autos, Bussen, Lkw und Zügen.
  ▹ Qualifizierung von Verbundzylindern der Typen III & IV für Brennstoffzellenfahrzeuge.

• Luft- und Raumfahrt
  ▹ Zerstörende Prüfung von leichten Verbundtanks, die in Flugzeugen, Raumfahrzeugen und UAVs verwendet werden.

• Verteidigung & Sicherheit
  ▹ Gewährleistung der Zuverlässigkeit von Wasserstoffzylindern für militärische und sicherheitstechnische Anwendungen.

• Forschung & Entwicklung
  ▹ Universitäten und Forschungseinrichtungen zur Validierung neuer Konstruktionen.
  ▹ Datenerhebung für Werkstoffwissenschaft und Verbundmaterialmodellierung.

• Energieinfrastruktur
  ▹ Zertifizierung von Zylindern, die in Wasserstofftankstellen, beim Transport oder in stationären Speichern verwendet werden.

Warum das wichtig ist
Wasserstoff steht kurz davor, die nächste Generation von Mobilitäts- und Energiesystemen anzutreiben. Doch das Vertrauen der Öffentlichkeit hängt von der Sicherheit ab – und Sicherheit beruht auf strengen Tests. Die Berstkammer für Wasserstoffzylinderprüfung bietet Herstellern, Forschern und Aufsichtsbehörden eine verlässliche, präzise und sichere Umgebung, um Zylinder unter extremen Bedingungen zu testen.

Durch die Simulation von Worst-Case-Szenarien stellt sie sicher, dass jedes zertifizierte Produkt nachweislich Drücken standhält, die weit über seinen Betriebsgrenzen liegen. Diese Maschine dient nicht nur dem „Zerstören“ von Zylindern – sie trägt wesentlich dazu bei, Vertrauen in die Wasserstofftechnologie aufzubauen.