Warum der Brennstoffzellenbus kein Wasserstoffbus ist

Vergangenen Mittwoch präsentierte die HOCHBAHN mit einigem – höchst gerechtfertigten – Brimborium den neuen Brennstoffzellenbus der Öffentlichkeit, der nun mit Hybridtechnik daherkommt. Wie bereits hier vorab erwähnt, hört das neue Fahrzeug auf den Marketingnamen SauberBus, um das Wortungetüm Brennstoffzellenhybridbus zu umschiffen.

Die Zusammenarbeit zwischen Daimler und HOCHBAHN (genauer: EvoBus und FFG) ist legendär gut. Bei der Vorstellung kam eine Flotte von Oldtimern zum Einsatz, die sehr anschaulich die Entwicklung in der Bustechnik repräsentieren. Foto: © Daimler

Viel wurde bereits darüber anderswo geschrieben und die HOCHBAHN spendierte der zukunftsweisenden Technik sogar eine eigene, schicke Homepage. Um nicht in eine Wiederholungs- und Abschreibfalle zu geraten, soll an dieser Stelle ein anderer Sachverhalt aufgegriffen werden. Sehr oft werden die Begriffe Brennstoffzellenbus und Wasserstoffbus synonym verwendet, und das ist falsch.

Wasserstoff in einem Verbrennungsmotor

Bei der vorherigen Generation vom Brennstoffzellenbus fand sich auf der Fensterfläche (die ja mehr als Klebefläche missbraucht wird) eine Schummelei: Ein Wasserstoffbus war das Fahrzeug nämlich nicht.Obendrein produziert ein Wasserstoffbus Schadstoffe.

Tatsächlich werden Wasserstoffbusse gänzlich anders angetrieben als Brennstoffzellenbusse. Beiden ist gemein, dass Wasserstoff der Kraftstoff ist, aber damit enden auch schon die Gemeinsamkeiten. Im Wasserstoffbus wird das Zeug verbrannt – in einem klassischen Verbrennungsmotor. Dieser selbst treibt die Antriebsachse an und setzt das Fahrzeug in Bewegung.

Verbrennungsmotoren können mit allerlei Kraftstoffen arbeiten, die bekanntesten sind natürlich Benzin oder Diesel, aber auch Erdgas – und eben Wasserstoff – stellen kein unlösbares Problem dar. Am Ende des Verbrennungsprozesses stehen Abfallprodukte, das bekannte CO² beispielsweise, aber auch unschöne Schadstoffe. Viele können mit einer Abgasnachbehandlung umgewandelt (in weniger Schädliches) oder minimiert werden. Außer CO², dies lässt sich nur zusammen mit dem Verbrauch vermindern.

Wasserstoff-Verbrennungsmotoren werden seit vielen, vielen Jahren entwickelt, besonders der Hersteller MAN/NEOPLAN ist fleißig auf diesem Gebiet. Die Motoren sind letztlich normale Gas-Verbrennungsmotoren, die ihrerseits lange im betrieblichen Alltag verschiedener Verkehrsunternehmen sind (was irgendwann einmal einen eigenen Beitrag wert ist). Aktuell kommt der Wasserstoff-Verbrennungsmotor seit 2006 bei der BVG, Berlin, zum Einsatz. Interessante Informationen hat die BVG hier zusammengestellt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass in einem Wasserstoffbus der Kraftstoff Wasserstoff direkt in Bewegungsenergie mittels Verbrennungsmotor umgesetzt wird.

Wasserstoff als Energieträger

Elektromobilität ist ein oft zu hörendes Zauberwort. Im Grundsatz gemeint ist der Einsatz von Elektromotoren zum Antrieb. Elektromotoren sind hocheffizient, praktisch wartungsfrei, relativ leicht und produzieren bei ihrer Arbeit keinerlei Emissionen, anders als ihre Verbrennungskollegen.

Damit sie ihre Arbeit verrichten können, benötigen sie allerdings Strom. Die Grätchenfrage ist im Fahrzeugbau nun, woher dieser denn kommen soll. Einig ist man immerhin bei der sekundären Energiequelle, die Elektromotoren selber. Beim Bremsen produzieren sie nämlich selbst Strom, der früher schlicht „vernichtet“, das heißt, verheizt wurde. Heute fängt man dies per Akku oder Kondensator auf, um ihm beim erneuten Antreiben dem Elektromotor zuzuführen. Alleine reicht das allerdings nicht, Stichwort Perpetuum mobile.

An der Wasserstofftankstelle finden sich solche Druckbehälter, kleinere Exemplare jeweils auf dem Dach des Omnibusses. Der Kraftstoff kann sowohl angeliefert, als auch vor Ort produziert werden.

Beim BusBus, sprich dem (seriellen) Diesel-Hybridbus, übernimmt zur Stromerzeugung (bei Bedarf) wieder ein Diesel-Verbrennungsmotor diese Aufgabe. Er treibt zwar nicht die Antriebsachse an, dafür aber einen Stromgenerator. Zusammen mit der sekundären Energiequelle (also der Bremsenergie) steht so genügend Saft den Elektromotoren zur Verfügung. Übrigens kann statt dem Diesel-Verbrennungsmotor auch ein Wasserstoff-Verbrennungsmotor eingesetzt werden. Abgase entstehen dabei immer.

Wenn nun aber schon Wasserstoff als Energieträger mitgeschleppt wird, könnte man ihn ja wesentlich eleganter einsetzen, als ihn ordinär zu verbrennen. Hier kommt nun die Brennstoffzelle zu ehren: Kurz gesagt gibt man der Zelle Wasserstoff zum atmen und erhält dafür Strom für die Elektromotoren. Als Abfallprodukt entsteht lediglich Wasser/Wasserdampf, und der ist bekanntlich nicht schädlich. Heraus kommt der Brennstoffzellenbus.

2003 rückten, nach und nach, die ersten ernstzunehmenden Brennstoffzellenbusse in den Fahrzeugbestand der HOCHBAHN auf. Wie bei dieser Technik nicht anders zu erwarten gab es jede Menge Kinderkrankheiten, wichtige Erkenntnisse aus dem betrieblichen Alltag konnten aber auch gewonnen werden.

Kombiniert man diesen mit der sekundären Energiequelle – Bremsenergie, siehe oben – erhält man den Brennstoffzellen-Hybridbus.

Wasserstoffbus versus Brennstoffzellenbus

Laut BVG verbraucht der eingesetzte Wasserstoffbus 20 kg (entspricht etwa 43 Liter Diesel) Wasserstoff auf 100 Kilometer, die HOCHBAHN rechnet beim SauberBus mit circa 10 bis 14 kg auf 100 Kilometer.

Auf der Hand liegt die Frage, warum man denn an beiden, an sich völlig verschienen Technologien, herumforscht. Die Vorteile der Brennstoffzelle scheinen ja offenkundig.

Das Problem, meist unbeachtet oder in einem kleinen Satz versteckt, ist die Brennstoffzelle selber, denn diese ist Arg begrenzt in ihrer Lebensdauer. Beim SauberBus soll sie etwa 12.000 Betriebsstunden (oder mindestens sechs Jahre) halten, danach ist Feierabend. Im Gegensatz zu älteren Modellen von Brennstoffzellen ist diese Haltbarkeit zwar ein großer Sprung nach vorn, aber für eine Flottenumstellung weiterhin wirtschaftlich nicht darstellbar. Dieses Bauteil ist schlicht teuer.

Die oft zu lesende Hoffnung, eine Großserie würde die Preise senken, muss man bei näherer Betrachtung eher skeptisch sehen. Zurzeit benötigen Brennstoffzellen sogenannte „seltene Erden“, namentlich das sündhaft teure Platin, und je mehr man von diesen braucht, desto teurer wird der Spaß – wie in einer Marktwirtschaft üblich.

An diesem Handicap wird freilich weltweit mit Hochdruck geforscht und nach Alternativen Ausschau gehalten, wie man Brennstoffzellen deutlich billiger herstellen kann und diese auch noch möglichst lange halten. Hier und da melden einige Forschungslabors erste Erfolge. Bis das alles aber serienreif ist, wird noch sehr viel Wasser die Elbe hinunterlaufen.

Gut möglich also, das in der Zwischenzeit der Wasserstoff-Verbrennungsmotor zum Zuge kommt. Wichtig ist und bleibt, die Brennstoffzellen-Technik weiter zu entwickeln und im betrieblichen Alltag Erfahrungen zu sammeln. Schön, das Hamburg auf diesem Feld ganz vorne dabei ist. ♦
— Fotos, wenn nicht anders gekennzeichnet: Rycon

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2 responses to this post.

  1. Posted by Philip Newton on 24.08.2011 at 08.40

    Welche Schadstoffe produziert denn ein Wasserstoffbus?

    Ich dachte auch immer, die Reaktion im Verbrennungsmotor ist nur 2 H2 + O2 -> 2 H2O + Energie. Die Energie treibt den Motor an, das H2O kommt hinten raus: beides erst mal nicht schädlich. CO2 ist da gar nicht drin in der Formel.

  2. Posted by Rycon on 24.08.2011 at 15.54

    Hallo,

    ich bin kein Chemiker, sondern habe mich daran gehalten, was der Betreiber dazu schreibt:

    Die Abgasemissionen des Wasserstoffmotors liegen weit unterhalb der ab 2008 geltenden Euro 5 Norm und erfüllen damit bereits heute zukünftige Abgasstandards.

    Durch Nutzung von “Abfallwasserstoff” anstelle von Diesel erfolgt unmittelbar eine CO2- Reduzierung beim Betrieb der Busse.

    Mehr Infos, wie bereits im Beitrag angeführt, bei der BVG, Berlin.

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