Linde Technology - The Linde Group

22Gabelstapler mit BrennstoffzelleGastank(350 bar; 2 kg H 2 )KühlerZwischenspeicher(54 F, 72V-112V)KompressorGewichtBrennstoffzellen (3 x 6 kW)Bild 2: Einbauverhältnisse für ein BrennstoffzellensystemDas H 2 -BrennstoffzellensystemVor dem Hintergrund dieser Anforderungen wurde ein System aufBasis des Energieträgers Wasserstoff konzipiert. Alle Systemkomponentenfinden in einem massiven Stahltrog Platz. Es gibt sechswesentliche Teile (Bild 2):1. WasserstoffspeicherGespeichert ist die erforderliche Energie in Form von 2 kg gasförmigemWasserstoff. Es werden zwei Tanks mit je 39 l Volumenauf Basis eines bandagierten Aluminiumkerns verwendet, für dieeine Bauartzulassung und diverse Untersuchungen vorliegen.Diese Lösung ist kostengünstiger als ein Speicher für flüssigenWasserstoff oder ein Metallhydridspeicher. Ein 350-bar-Systementspricht dem heutigen Stand der Technik. Tanks mit bis zu 700bar befinden sich in der Entwicklung. In die Tanks integriert sindelektromagnetische Ventile.2. BrennstoffzellenmoduleDie Umsetzung des Wasserstoffs erfolgt in PEM-Modulen (ProtonExchange Membrane). Es sind drei Module mit jeweils 6 kW Dauerleistungvorhanden. Als Spannungsniveau ergibt sich eineLeerlaufspannung von 110 V. Dies entspricht der oberen Grenzeder Bleibatterie.3. KompressorZur Reaktion des Wasserstoffs wird der Sauerstoff der Umgebungsluftbenötigt. Der elektrisch angetriebene, drehzahlgeregelteLuftkompressor liefert bedarfsgeregelt bis zu 100 m 3 proStunde. Bemerkenswert ist die von PROTON MOTOR verwendeteNiederdrucktechnik mit einem Betriebsdruck unter 0,1 bar, waszu einer Minimierung von Kompressorleistung und -geräuschenführt.4. KühlerDer Wirkungsgrad der Umsetzung in elektrische Energie beträgtca. 60 Prozent. Er ist damit zwar deutlich besser als bei einemmodernen Verbrennungsmotor mit maximal 40 Prozent, es bleibtdennoch eine erhebliche Abwärme abzuführen. Da aufgrund derBetriebsweise höchstens 80° C in den Modulen erlaubt werdenkann, ist ein entsprechend großflächiger Kühler nötig.5. ZwischenspeicherDer elektrische Zwischenspeicher basiert auf Doppelschicht-Kondensatoren(Ultra Caps). 48 in Reihe geschaltete Kondensatorenmit jeweils 2.700 F nehmen die Bremsenergie auf und sorgenferner für den Ausgleich bei Belastungsspitzen.6. GewichtMit Blick auf die geforderte Tragfähigkeit wird das fehlendeGewicht der Bleibatterie durch Zusatzgewichte von ca. 1,2 t ausgeglichen.Es gilt zwar, dass eine Tonne Stahl günstiger ist alseine Tonne Bleibatterie, jedoch ist diese Lösung für einen Serienstaplerunbefriedigend. Alternativ könnte in zukünftigen Staplerndas Gegengewicht anders dimensioniert werden.Wirkungsweise des SystemsDie funktionellen Zusammenhänge stellen sich wie auf Bild 3gezeigt dar: Innerhalb der Luftstrecke wird die gefilterte Umgebungsluftangesaugt und bedarfsgeregelt zugeführt. Die Verdichtungerfolgt hier nur auf geringe Drücke im Bereich vonmaximal 0,1 bar Überdruck. Das dynamische Verhalten der Zellewird wesentlich durch diesen Kompressor bestimmt.Nach der Reaktion in den Brennstoffzellenmodulen ist dieAbluft auf ca. 70° C angewärmt und mit Wasserdampf geladen.Im normalen Betrieb ist mit ca. 1,8 l Wasser in Form von Wasser-