Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wasserstoffantrieb in der Praxis: sauber und energieeffizient

13.03.2012
Seit 2009 wird ein wasserstoffbetriebenes Kehrfahrzeug auf Basels Strassen erprobt.

Das Projekt soll den Wasserstoffantrieb «vom Labor auf die Strasse» bringen, um Praxiserfahrung sammeln zu können. Fazit des Pilotversuchs: Wasserstoff als Treibstoff für Kommunalfahrzeuge spart Energie, schont die Umwelt und ist technisch machbar. Um rentabel zu sein, müssen Brennstoffzelle, Druckspeichertank und Elektroantrieb allerdings noch deutlich günstiger werden.


Das wasserstoffbetriebene Kehrfahrzeug im Einsatz auf Basels Strassen.

Einen Prototypen zu entwickeln und diesen auch gleich noch im Alltagsbetrieb einzusetzen, ist kein einfaches Unterfangen – und meist mit Rückschlägen verbunden. Das nach rund einjähriger Entwicklungsarbeit 2009 in Basel in Betrieb genommene wasserstoffbetriebene Kehrfahrzeug ist keine Ausnahme. «Es stellte sich relativ schnell heraus, dass das Brennstoffzellensystem – das als Einzelstück speziell für unser Projekt hergestellt wurde – für einen Alltagseinsatz noch zu unausgereift war», erklärt Projektleiter Christian Bach, Leiter der Empa-Abteilung «Verbrennungsmotoren». «Ausserdem haben sich die verschiedenen Sicherheitssysteme teilweise gegenseitig blockiert.»

Da das Fahrzeug die energetischen Ziele erfüllte und auch die gewünschte Leistungsfähigkeit erreichte, entschloss sich das Projektteam – neben Forschern der Empa und des Paul Scherrer Instituts (PSI) der Fahrzeughersteller Bucher Schörling, der Elektroantriebsspezialist Brusa, der Wasserstoffhersteller Messer Schweiz sowie das Amt für Umwelt und Energie Basel-Stadt, die Regiebetriebe und die Stadtreinigung vom Tiefbauamt Basel-Stadt – das Brennstoffzellensystem durch ein ausgereifteres System zu ersetzen und ein zentrales Sicherheitsmodul zu realisieren. Seit Sommer 2011 ist nun das «Brennstoffzellensystem 2.0» im Einsatz – und erwies sich als deutlich praxistauglicher: Nur ein einziges Mal musste es wegen des Ausfalls einer Wasserstoffpumpe zur Revision.

Doch eine Störung kommt selten allein; der Spannungswandler zwischen Brennstoffzellensystem und Batterie fiel aus und die Sensorik des Elektromotors für den Fahrantrieb sowie zwei Kühlwasserpumpen mussten nach Wiederinbetriebnahme ersetzt werden – alles speziell auf das Fahrzeug angepasste Bauteile mit entsprechend langen Lieferzeiten. Seit rund drei Monaten läuft die Kehrmaschine nun aber so zuverlässig, dass sie von der Stadtreinigung im «normalen» Alltagsbetrieb eingesetzt werden kann.

Erkenntnisse und Lehren aus dem Einsatz in Basel

Die Testphase in Basel zeigt: Brennstoffzellen sind bereit für den Praxiseinsatz – auch oder gerade in Nischenanwendungen wie Kommunalfahrzeugen. Damit liesse sich einiges an Energie sparen, denn das Fahrzeug verbraucht weniger als die Hälfte davon. In Zahlen: Anstatt 5 bis 5.5 Liter Diesel pro Stunde (was einem Energieverbrauch von 180-200 MJ pro Stunde entspricht) verbrauchte es 0.3 bis 0.6 kg Wasserstoff pro Stunde (also 40-80 MJ pro Stunde). Und auch punkto CO2-Emissionen schneidet das Fahrzeug – selbst bei fossiler Produktion des Wasserstoffs durch die Dampfreformierung von Erdgas – um rund 40 Prozent besser ab als ein dieselbetriebenes Fahrzeug. Mit Wasserstoff aus erneuerbaren Quellen wäre die CO2-Reduktion sogar noch grösser.

In Betrieb erwies sich das Fahrzeug als benutzerfreundlich und sicher. Betankt wurde es von den Fahrern selbst, an einer mobilen, einfach zu handhabenden Wasserstofftankstelle. Sowohl Tankstelle als auch Garage sind mit einem Überwachungssystem für Wasserstoff ausgerüstet. Seit Inbetriebnahme der Anlage kam es zu keinem einzigen Störfall wegen Wasserstofflecks. Dazu kommt, dass das Fahrzeug vor allem im Dislokationsbetrieb, aber auch im Reinigungsbetrieb mit eingeschaltetem Sauggebläse und wischenden Besen hörbar leiser ist als ein Dieselfahrzeug. Dies bringt vor allem für die Fahrer eine spürbare Lärmentlastung.

Einziger Nachteil: An kühleren Tagen reichte die Abwärme von Brennstoffzelle und Elektromotor nicht mehr aus, um die Fahrerkabine genügend zu beheizen, eine für elektrische Antriebe typische Schwachstelle. Daher wurde das Fahrzeug inzwischen mit einer Sitzheizung für den Einsatz an kühleren Tagen ausgestattet.

Mitte März 2012 geht die Testphase in Basel zu Ende; danach werden die Anlage und das Fahrzeug für einen weiteren Praxiseinsatz nach St. Gallen verlegt. Dabei geht es in erster Linie darum, das nun den Kinderkrankheiten entwachsene Fahrzeug weiter im Alltag zu testen, um die Einsatzerfahrungen zu vertiefen und das Alterungsverhalten der verschiedenen Komponenten zu untersuchen.

Ein derartiges Fahrzeug ist derzeit noch rund dreimal so teuer wie ein herkömmliches Kehrfahrzeug. Allerdings sind alleine die Kosten für Brennstoffzellensysteme in den letzten Jahren um rund das Zehnfache gesunken, und das Ende der Kostensenkungspotenziale ist noch nicht erreicht.

Die Partner im Projekt

Das Projekt wird von der Empa, dem Paul Scherrer Institut (PSI), Bucher Schörling, Messer Schweiz und Brusa sowie vom Kompetenzzentrum für Energie und Mobilität des ETH-Bereichs (CCEM), Novatlantis – Nachhaltigkeit im ETH-Bereich, dem Bundesamt für Energie (BFE) und den Pilotregionen Basel, St. Gallen, Bern und Onex (GE) finanziert.

Rémy Nideröst | EMPA
Weitere Informationen:
http://www.empa.ch
http://www.empa.ch/hy.muve

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Leuchtende Nanoarchitekturen aus Galliumarsenid
22.02.2018 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

nachricht Neuer Sensor zur Messung der Luftströmung in Kühllagern von Obst und Gemüse
22.02.2018 | Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie e.V. (ATB)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Vorstoß ins Innere der Atome

Mit Hilfe einer neuen Lasertechnologie haben es Physiker vom Labor für Attosekundenphysik der LMU und des MPQ geschafft, Attosekunden-Lichtblitze mit hoher Intensität und Photonenenergie zu produzieren. Damit konnten sie erstmals die Interaktion mehrere Photonen in einem Attosekundenpuls mit Elektronen aus einer inneren atomaren Schale beobachten konnten.

Wer die ultraschnelle Bewegung von Elektronen in inneren atomaren Schalen beobachten möchte, der benötigt ultrakurze und intensive Lichtblitze bei genügend...

Im Focus: Attoseconds break into atomic interior

A newly developed laser technology has enabled physicists in the Laboratory for Attosecond Physics (jointly run by LMU Munich and the Max Planck Institute of Quantum Optics) to generate attosecond bursts of high-energy photons of unprecedented intensity. This has made it possible to observe the interaction of multiple photons in a single such pulse with electrons in the inner orbital shell of an atom.

In order to observe the ultrafast electron motion in the inner shells of atoms with short light pulses, the pulses must not only be ultrashort, but very...

Im Focus: Good vibrations feel the force

Eine Gruppe von Forschern um Andrea Cavalleri am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg hat eine Methode demonstriert, die es erlaubt die interatomaren Kräfte eines Festkörpers detailliert auszumessen. Ihr Artikel Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, nun online in Nature veröffentlich, erläutert, wie Terahertz-Laserpulse die Atome eines Festkörpers zu extrem hohen Auslenkungen treiben können.

Die zeitaufgelöste Messung der sehr unkonventionellen atomaren Bewegungen, die einer Anregung mit extrem starken Lichtpulsen folgen, ermöglichte es der...

Im Focus: Good vibrations feel the force

A group of researchers led by Andrea Cavalleri at the Max Planck Institute for Structure and Dynamics of Matter (MPSD) in Hamburg has demonstrated a new method enabling precise measurements of the interatomic forces that hold crystalline solids together. The paper Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, published online in Nature, explains how a terahertz-frequency laser pulse can drive very large deformations of the crystal.

By measuring the highly unusual atomic trajectories under extreme electromagnetic transients, the MPSD group could reconstruct how rigid the atomic bonds are...

Im Focus: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Von festen Körpern und Philosophen

23.02.2018 | Veranstaltungen

Spannungsfeld Elektromobilität

23.02.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Vorstoß ins Innere der Atome

23.02.2018 | Physik Astronomie

Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics