Posts Tagged ‘Brennstoffzelle’

Video: SauberBus-Premiere

Auf dem Areal Fischmarkt Hamburg-Altona fand am 17.08.2011 die Vorstellung der neusten Generation Brennstoffzellenbus statt. Ein Film berichtet, inklusive Ansprache des Ersten Bürgermeisters Olaf Scholz, über dieses Ereignis.

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

Brennstoffzellen-Hybridbus angekommen

Mindestens ein Brennstoffzellen (BZ)-Hybridbus ist derweil in Hamburg eingetrudelt. Zurzeit befindet sich das Fahrzeug, wie auch vier Citaro II-Busse, zur Ausrüstung auf dem Busbetriebshof Wandsbek der HOCHBAHN.

Damit wird ein neues, spannendes Kapitel in der Entwicklung dieses Treibstoffes aufgeschlagen. Im Gegensatz zu den früher in Hamburg verkehrenden BZ-Bussen, kommt die neue Generation als Hybrid daher.

Möchte man mit dem Diesel-Hybridbus („BusBus“) eben Diesel einsparen, ist es beim BZ-Hybridbus Wasserstoff. Sinkt der Verbrauch, erhöht sich die Reichweite – und sinken die Treibstoffkosten.

„BusBus“ und „SauberBus“

Vermarktet werden die neuen Technologien mit folgendem Hintergrund: Die (seriellen) Diesel-Hybridbusse werden als „BusBus“ bezeichnet, da hier quasi zwei Busse in einem stecken. Ein Elektrobus, da der eigentliche Antrieb über Elektromotoren erfolgt, sowie eine Art Dieselbus, wobei der Dieselmotor ausschließlich für den Betrieb eines Stromgenerators herangezogen wird.

Die Brennstoffzellen-Hybridbusse bezeichnet man dagegen als „SauberBus“, da hier keinerlei Emissionen – außer Wasserdampf – örtlich in die Umwelt gepustet werden. Ausgedacht hat sich dies die Agentur Reinclaasen.

Beide Typen sind in, wie sollte es anders sein, auffälligem Grün gehalten und sehen sich auf den ersten Blick zum Verwechseln ähnlich. Der „BusBus“ ist jedoch als 18-Meter-Gelenkbus ausgeführt, der „SauberBus“ hat die Maße eines normalen Stadtbusses.

Im Innern setzt sich bein „SauberBus“ die grüne Farbgebung fort, Fußboden in Dunkelgrün, Sitzbezug in Giftgrün – und damit völlig vom HOCHBAHN-Standard abweichend. Leider bekommt das zweit größte Nahverkehrsunternehmen in Deutschland es noch immer nicht gebacken, einheitliche Gestaltungsrichtlinien durchzuziehen.

Voraussichtlich gehen die BZ-Hybriden zum Busbetriebshof Hummelsbüttel. Wann der „SauberBus“ der Öffentlichkeit vorgestellt und in den Fahrdienst gehen, ist zurzeit noch unbekannt. In vorauseilendem Gehorsam wird hier im Blog diesmal auf Fotos verzichtet. ♦

Mehr zum Thema Diesel-Hybridbus auf Rycon

FCS Alsterwasser legt wieder ab


Nachdem es Ende April vergangenen Jahres zu einer kokelei der neu installierten Blei-Gel-Batterien kam, steht die FCS Alsterwasser der Alstertouristik (ATG) wieder im Dienste des Kunden. Der Alsterdampfer, der nur Wasserdampf emittiert, ist der erste Fahrgastpott der Welt, der mit Brennstoffzellen ausgestattet ist. Die Alsterwasser hatte bis dahin rund 430 Rundfahrten hingelegt und dabei gute 14.000 Passagiere an Bord beherbergen können.

ATG-Cheffin Gabriele Müller Remer kündigt in der hauseigenen Pressemitteilung [PDF] an:

Die ATG wird, auch nach Abschluss des Projektes, die Alsterwasser weiterhin betreiben – um diese Technologie weiter zu fördern und zu erproben, für die Umwelt und für unsere Fahrgäste

Bereits seit gestern geht die FCS Alsterwasser wieder auf törn. Die ATG bietet eine „Alster-Umwelttour“ für 16,50 Euro pro Nase (inklusive Freigetränk) an, bei der es über die Binnen- und Außenalster und Nebenkanäle geht. Die kommenden Termine, jeweils dienstags von 16.15 bis 18.45 Uhr: 07.06., 02.08., 06.09. und 04.10.2011. Anmeldung unter 040 – 35 74 24 14 oder per Mail: info@alstertouristik.de
— Foto: ATG

Brennstoffzellen-Busse aus dem Fahrgastverkehr genommen

Recht leise und aus dem Auspuff kommt nur Wasserdampf: Die Brennstoffzellen-Busse von EvoBus (Daimler) haben gezeigt, wie die Zukunft des Verkehrsmittels Omnibus aussehen könnte. Nun wurden die sechs Fahrzeuge aus dem Fahrgastverkehr genommen, wie vermeldet dürften die Fahrzeuge gegen Ende des Monats den Betrieb verlassen.

Ein (nicht fahrbereites) Fahrzeug wird der Feuerwehr für Übungszwecke zur Verfügung gestellt, die anderen gehen an den Hersteller EvoBus zurück, um dort zerlegt zu werden.

Obwohl das Projekt auf zwei Jahre ausgelegt war, hielten die Prototypen sieben Jahre durch. Die HOCHBAHN zeigt sich zufrieden, die Zuverlässigkeit soll bei 90 % gelegen haben, was für ein derartiges Projekt ein guter Wert ist.

Dem Zukunftsprojekt Wasserstoff will man auch in Zukunft treu bleiben, 10 Brennstoffzellen-Busse mit Hybridtechnik könnten irgendwann im Herbst eintrudeln, um anschließend ausgiebig getestet zu werden. Nach der Testphase werden die neuen Fahrzeuge in den Fahrgastbetrieb gehen. Ein konkreter Zeithorizont ist noch nicht absehbar.
— OR/XP

Brennstoffzellen-Busse gehen außer Dienst


Die sechs noch im Liniendienst befindlichen Brennstoffzellen-Busse der HOCHBAHN werden Ende des Monats aus dem Betrieb genommen. Die Laufzeit der Brennstoffzellen – in denen wird Wasserstoff in elektrische Energie umgewandelt – nähert sich ihrem Ende, ihre Betriebsdauer ist zeitlich begrenzt.

Im Herbst dieses Jahres werden 10 neue Brennstoffzellen-Busse von EvoBus (Mercedes-Benz) erwartet. Die neuen Fahrzeuge werden mit Hybridtechnik geliefert. Durch eine zusätzliche Batterie kann die in der Bremsphase erzeugte Energie zwischengespeichert und für die Beschleunigung wiederverwendet werden. Man erhofft sich damit einen geringeren Treibstoffverbrauch (Wasserstoff) bei gleichzeitig höherer Reichweite.

Der Busbetriebshof Hummelsbüttel (BBG) wird auch künftig Heimstätte der Brennstoffzellen-Flotte bleiben.
— HS

Es braucht Saft (1/2)

Um ein Fahrzeug in Bewegung zu setzen, braucht es Energie. Dabei gibt es zwei grundsätzliche Möglichkeiten: Entweder das Fahrzeug führt die erforderliche Energie mit sich mit, zum Beispiel in Form von Tanks, oder aber die Energie wird permanent von außen zugeführt, was mit Hilfe eines „Fahrdrahtes“ oder einer Stromschiene geschieht.

Saft im Tank: Erdölprodukte

Billiger Saft im Tank ermöglichte erst die Massenmotorisierung. Der Preis wird aber weiter anziehen – sowohl der an der Tankstelle als auch der für nachfolgende Generationen. Foto: © Viktor Mildenberger, pixelio.de

Mutter Natur hat mit Erdöl und dem daraus raffinierbaren Benzin oder Diesel (oder anderem) ein ganz dolles Zeug zusammengebraut. Es hat eine sehr hohe Energiedichte, liegt in flüssiger Form – und nicht in gasförmiger – vor, ist damit leicht handhabbar und dank der massenhaften Förderung/Produktion unglaublich billig. Wie absolut alles im Leben hat es aber auch ein paar Nachtteile, diese sollten hinlänglich bekannt sein.

So ist es prinzipiell nicht möglich, Diesel klimaneutral zu verwenden. Von Biodiesel, dass eher eine Art Alkohol ist, hat man inzwischen Abstand genommen. Man kann nur versuchen, den Treibstoffkonsum eines Fahrzeugs zu optimieren und die Abgase noch im Fahrzeug zu behandeln, wo man in den letzten Jahren gerade bei den Bussen beachtliche Fortschritte erzielte.

Der größte Nachteil von Erdölprodukten aller Art ist dessen Endlichkeit, irgendwann haben sich die Ölfelder ausgesprudelt und lange vorher wird es nicht mehr so billig wie jetzt sein. Schon heute gut ablesbar an der Tatsache, dass Ölsande – zum Beispiel in Kanada – abgebaut werden, was in der Herstellung ziemlich teuer ist. Noch schlimmer wirkt die dabei einhergehende, gigantische Umweltzerstörung, die perverse Züge annimmt.

Erdölprodukte sind zweifelslos das Optimum was Energiedichte und Handhabung angeht, die Zukunft gehört ihnen jedoch nicht. Der Preis wird steigen, so sicher wie das Amen in der Kirche.

Saft auf dem Dach: Wasserstoff

Brennstoffzellenbusse sind besonders gut an ihren hohen Dachaufbauten zu erkennen. Dort befinden sich die Druckbehälter, in dem der Wasserstoff gespeichert wird. Foto: Aktron, Wikipedia

Zeit, um sich langsam nach Alternativen umzugucken. Zum Beispiel Wasserstoff. Leider hat auch das Nachteile: Es ist gasförmig, damit schwer handhabbar, und die Herstellung ist energieintensiv. Dafür entstehen am Fahrzeug keinerlei schädliche Emissionen.

Bekanntlich kommt der Strom nicht aus der Steckdose (ebenso wie Diesel nicht aus dem Zapfhahn kommt) und auch der Wasserstoff fällt nicht anwendungsfertig vom Himmel. Dieser wird aus Strom hergestellt. Man verwandelt mittels Elektrolyse Wasser und Strom in Wasserstoff, pumpt dieses in ein Fahrzeug und verwandelt ihn an Bord, mit Hilfe einer Brennstoffzelle, wieder zurück in Strom, welches dann von Elektromotoren in Bewegungsenergie umgesetzt wird. Auf diesem langen Weg geht ziemlich viel Energie verloren. Das Verhältnis von dem, was man zuerst reingesteckt hat und dem, was man am Ende herausbekommt, wird als Wirkungsgrad bezeichnet. Dieser ist nicht berauschend. Immerhin kann – was in Hamburg auch so durchgeführt wird – der Strom aus regenerativen Quellen kommen, so produzierter Wasserstoff gilt dann klimaneutral. Das ändert jedoch nichts an seiner vergleichsweise bescheidenen Effizienz.

Wasserstoff hat zurzeit keinerlei Bedeutung. Von Rund 800 Bussen in Hamburg verkehren ganze sechs mit dieser Technik – und damit hat Hamburg sogar noch eine der größten Flotten der Welt. In den nächsten Jahren wird sich das auch nicht großartig ändern; die derzeit eingesetzten sechs Busse werden durch zehn neue ersetzt. Es sind keine Serienfahrzeuge – die gibt es nämlich noch gar nicht – sondern Prototypen. Ihre Lebensdauer ist arg begrenzt, dafür liegt der Anschaffungspreis in schwindelerregender Höhe, was Prototypen nun mal so an sich haben. Und die nötige Infrastruktur – Werkstätten, Tankanlagen – ist nur auf einem von 5 Betriebshöfen der HOCHBAHN vorhanden. Wobei noch anzumerken ist, dass die Tankanlage selbst – an denen der Wasserstoff auch hergestellt wird – noch in den Kinderschuhen steckt.

Brennstoffzellenbusse sind deutlich teurer bei den Betriebskosten. Muss ein Dieselbus alle 3 Monate technisch überprüft werden, verhält es sich bei einem Brennstoffzellenbus anders. Die Wasserstofftanks und die Brennstoffzelle müssen laufend überprüft werden, die eigentliche Brennstoffzelle hat nur eine sehr begrenzte Lebensdauer. Läuft diese ab, wird die Zelle komplett ausgetauscht – auf Dauer keine billige Sache.

Anschaffungspreis sowie die Betriebskosten werden noch auf Jahre hinaus einem Großflotteneinsatz im Wege stehen, was auch niemand erwarten darf, denn schließlich handelt es sich um Prototypen.

Saft gespeichert: Batterie

Batterien (in Reihe geschaltete Akkus) sind schwer und zickig. Sie dürfen nie zu „voll“ und nie zu „leer“ sein, sonst verlieren sie schnell an Leistung. Nur als Zwischenpuffer bei großen Fahrzeugen sinnvoll. Foto: © androm31, pixelio.de

Es liegt nahe, den Strom direkt im Fahrzeug zu speichern, ohne den verlustreichen Umweg über Wasserstoff, mittels einer Batterie. Problem hierbei ist, das die Energiedichte vergleichsweise miserabel ist, Batterien äußerst zickig (anspruchsvoll) und auch noch sehr schwer sind. Ist eine Batterie „leer“, wiegt sie immer noch soviel als wäre sie „voll“ – anders als beim flüssigen Diesel oder dem gasförmigen Wasserstoff, welcher übrigens nach Kilogramm bemessen wird. Der Wirkungsgrad ist hier besonders mies und die Umweltbilanz katastrophal; Batterien (die aus Akkus gebildet werden) sind in der Herstellung besonders schädlich. Teuer sind sie auch noch und was die Lebensdauer angeht, sollte man besser keine Wunder erwarten. Als alleiniger Energiespeicher bei Großserien ungeeignet.

Gute Dienste leisten Batterien (oder alternativ Superkondensatoren) in Verbindung mit einer primären Energiequelle, Diesel oder Wasserstoff zum Beispiel. In dem Falle kann die Batterie deutlich schlanker ausfallen, da sie als Zwischenpuffer dient, was im Hybridbus zur Anwendung kommt. Indem man die Bremsenergie gewinnt, kann der Wirkungsgrad des Fahrzeugs erhöht werden.

Zwischenfazit

Die zum Antrieb nötige Energie an Bord mitzuführen hat zweifelslos Charme. Im Bereich der Schienenfahrzeuge kommt bisher nur die Dieselvariante zum Zuge, Projekte mit Akkutriebwagen verliefen stets im Sande, im Busbereich verhält es sich nicht anders. Diesel ist halt vergleichsweise billig und sehr leicht handhabbar, ihm gehört aber aus verschiedenen Gründen nicht die Zukunft. Andere Möglichkeiten befinden sich noch mehr in der Forschung als im praktischen Betrieb; gemein ist ihnen allen, in Anschaffung und Betrieb kostspielig zu sein.

Grundvoraussetzung ist klimaneutral produzierter Strom, was bekanntlich möglich ist und so-oder-so die Zukunft darstellt. Das ist jedoch ein so komplexes Thema, das es in einem Nahverkehrsblog nur tangiert werden kann. Ein wichtiger Punkt ist die Effizienz, mit der Energie verbraucht wird und der Nahverkehr ist ein bedeutender Verbraucher. Effizienz meint hier nicht nur den Umweltgedanken, sondern – da der Nahverkehr prinzipiell eh ökologischer als jedes Auto ist – vor allem der Blick auf die Betriebskosten.

Einzige effektive Möglichkeit, einmal produzierten Strom direkt in Bewegungsenergie umzuwandeln, besteht darin, auf sämtliche Zwischenstufen zu verzichten und sie permanent dem Fahrzeug zuzuführen. Man erspart sich auch als kleinen, netten Nebeneffekt die schweren Tanks, die ja auch in Fahrt gebracht werden wollen. Seit über 100 Jahren wird dies bei Schienenfahrzeugen – sowie bei Oberleitungsbussen, auch als Trolleybusse bekannt – erfolgreich praktiziert.

Im zweiten Teil geht es um Stromschiene und Oberleitungen.
— OR/HS; Titelbild: © Jörg Siebauer, pixelio.de