Ausgabe 199

ÖSTERREICH JOURNAL NR. 199 / 22. 06. 2021
Österreich, Europa und die Welt
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Tagung. Das Institut für Verbrennungskraftmaschinen
und Thermodynamik der TU
Graz unter der Leitung von Univ.-Prof. Helmut
Eichlseder, der jahrelang am Wasserstoffmotor
etwa mit BMW forschte und entwickelte,
liefert wertvolle Basisarbeit samt
Testanalysen sowohl für Bosch wie für die
AVL List und andere Unternehmen.
Der Wasserstoffmotor basiert meist auf
einem Diesel- oder Gasmotor, mit dem er
sich laut Roberto Golisano, Punch Torino,
rund 80 Prozent der Komponenten teilt. Speziell
auf den Wasserstoffbetrieb ausgelegt
werden müssen vor allem das Einspritzsystem,
die Kurbelgehäuseentlüftung sowie das
Zünd- und Motorsteuerungssystem. Zur Er -
füllung anspruchsvollster Emissionsgrenzwerte
braucht der Wasserstoffmotor – anders
als der Brennstoffzellenantrieb – ein Abgasnachbehandlungssystem.
Allerdings ist es
we niger komplex als bei einem modernen
Dieselmotor. Denn beim Verbrennungsprozeß
von Wasserstoff entstehen nur geringe
Mengen an Stickoxiden sowie ein winziger
Ausstoß an Partikeln durch das Motoröl.
Relativ zu sehen ist laut Andreas Kufferath
von Bosch der schlechtere Wirkungsgrad
des Wasserstoffmotors, den die Berliner
Ingenieursgesellschaft Auto und Verkehr
(IAV) in einer Vergleichsstudie mit max. 42
Prozent gegenüber rund 55 Prozent beim
Brennstoffzellenantrieb angibt. Denn die
Brennstoffzelle kann ihren Wirkungsgradvorteil
laut Bosch nur bei niedriger und mittlerer
Last voll ausspielen, nicht aber bei Voll -
last, weil sie sonst „überhitzt“, ihr Wärmemanagement
überfordert. Der Wasserstoffmotor
dagegen hat dieses Problem nicht.
Gerade Schwernutzfahrzeuge und speziell
Off-Highway-Fahrzeuge wie Minen-Lkw
oder Landmaschinen sind oft im Volllastbetrieb
unterwegs.
Der Serienstart von Wasserstoff-Lkw
könnte bereits 2024 erfolgen und so rasch
zur CO 2 -Reduktion im Nutzfahrzeugbereich
beitragen. MAN will laut Lukas Walter in
seinem Vortrag noch heuer mit einem Test-
Lkw starten.
Brennstoffzellen-Lkw aus Asien
Schwer-Lkw mit Brennstoffzellenantrieb
sind bereits auf Europas Straßen unterwegs.
Sie kommen vor allem aus Asien, von Großserien
kann jedoch nicht die Rede sein. So
bezieht das Schweizer Konsortium „H 2 Energy“
seit 2020 Brennstoffzellen-Lkw (36-Ton -
ner) von Hyundai. Derzeit sind 39 Lkw im
Einsatz, bis Ende 2023 sollen es 1.000 sein.
Sie tanken Druckwasserstoff mit 350 bar
Foto: ÖVK
Sektionsleiter Günter Hohenberg (TU Darmstadt) vor virtuellem Hintergrund Konferenz -
zentrum Hofburg Vienna
und schaffen eine Reichweite von rund 400
Kilometern. Andere Hersteller wie Toyota,
Daimler oder Nikola haben entsprechende
Pläne angekündigt.
Die Anforderungen eines Schwer-Lkw an
den Brennstoffzellenantrieb unterscheiden
sich stark von jenen eines Pkw. Für Lkw muß
der Antrieb laut Christian Mohrdieck von
der Firma Cellcentric etwa eine Lebensdauer
von 25.000 Betriebsstunden erreichen, für
Pkw reichen 8.000 Stunden.
Frächter fordern zudem, daß der Brennstoffzellenantrieb
auf das Preisniveau eines
modernen Diesel- oder zumindest batterieelektrischen
Antriebs kommt. Dies gilt vor
2030 als wenig realistisch. Ein Grund hierfür
sind der hohe Edelmetallbedarf des Systems
und die noch geringen Produktionsmengen
an Brennstoffzellen. Derzeit werden laut
Marc Sens von der IAV weltweit erst ein
paar tausend Brennstoffzellenstapel produziert,
erst für 2030 wird mit einer Produktion
von 500.000 Stück pro Jahr gerechnet, was
den Preis stark drücken werde. Daneben gilt
es auch noch den nötigen hohen Edelmetallbedarf
des Systems zu senken.
Laut Sens ist der Brennstoffzellenantrieb
derzeit aber auch noch nicht robust genug
für den internationalen Schwerverkehr. Da -
neben unterliegt die Brennstoffzelle wie die
Batterie einem Alterungsprozess, ihre Leistung
nimmt mit der Einsatzdauer ab.
Wasserstoffmotor als Türöffner
Es gibt aber auch Herausforderungen und
Vorteile, die sich der Wasserstoffmotor und
der Brennstoffzellenantrieb teilen. Beide be -
»Österreich Journal« – http://www.oesterreichjournal.at
nötigen den Aufbau einer Wasserstoff-Infrastruktur.
Wobei der Wasserstoffmotor dank
schnellerer und früherer Marktdurchdringung
den Türöffner spielen und Wasserstoff-
Tankstellenbetreibern eine Mindestauslastung
garantieren könnte.
Anders als beim Laden von Batterien gibt
es beim Wasserstoff einheitliche Tankstutzen,
auch beim Abgabedruck hat sich der
Markt auf 350 und 700 bar geeinigt – im Ge -
gensatz zu der „Spannungsvielfalt“ an Ladesäulen.
Das Wasserstofftanken ist für einen
Fern-Lkw mit 1.000 km Reichweite in wenigen
Minuten erledigt.
Für den von Daimler favorisierten Flüssigwasserstoff
gibt es noch keine Infrastruktur.
Flüssigwasserstoff hat eine höhere Energiedichte
als Druckwasserstoff, erlaubt so -
mit bei gleichem Tankvolumen mehr Reichweite.
Er muß jedoch permanent auf minus
252 Grad C gekühlt werden, was sehr energieintensiv
ist. Ein weiteres Problem sind die
„Verdampfungsverluste“ von flüssigem Was -
serstoff, was für Lkw wegen geringerer Stehzeiten
jedoch als weniger heikel als für Pkw
gilt. Einen entsprechenden Tank stellt Johannes
Winklhofer von der Salzburger Aluminium
Group (SAG) auf dem Motorensymposium
vor. Die aufwendigen Tanks sind nach
wie vor einer der größten Kostenfaktoren bei -
der Antriebe und beeinflussen maßgeblich
die Gesamtbetriebskosten, die für Frächter
entscheidend sind.
Christian Mohrdieck von Cellcentric fordert
auch finanzielle Anreize durch die Politik.
Die entscheidende Rolle wird jedoch der
Preis von Wasserstoff spielen, vor allem vom