Bereit für die Serie: Brennstoffzellenantriebe

Sicher ist: Die CO₂-Grenzwerte für die kommenden Jahre sind nur zu erreichen, wenn in den Flotten mehr hybride und elektrische Fahrzeuge vertreten sind. Um das zu erreichen sollten OEMs und Zulieferer auch die Brennstoffzellentechnologie weiterentwickeln und in Serie bringen. Vor allem bei Nutzfahrzeugen hat diese Antriebsvariante klare Vorteile. Das Brennstoffzellenteam von IAV hat die Kompetenz und Erfahrung, Kunden bei Serienprojekten zu unterstützen.

Batterieelektrische und Brennstoffzellenfahrzeuge haben einige Gemeinsamkeiten: Beide haben einen elektrischen Antriebsstrang mit hohem Drehmoment und geringer Geräuschentwicklung.

Beide beziehen ihre Energie im Idealfall aus regenerativen Quellen wie der Sonne und wären damit während der Nutzungsphase klimaneutral. Und beide sind inzwischen serienreif. In der Öffentlichkeit dominieren derzeit jedoch die batterieelektrischen Fahrzeuge (BEV) die Diskussion, während die Brennstoffzellentechnik nicht im Mittelpunkt steht. Auch wenn sie beim Wirkungsgrad Nachteile gegenüber BEVs aufweisen – Brennstoffzellenfahrzeuge sind vor allem im Nutzfahrzeugbereich auf langen Distanzen eine interessante Option, die zudem kurzfristig verfügbar ist.

In anderen Ländern wird die Technologie stark vorangetrieben. Toyota, Honda und Nissan in Japan sowie Hyundai/Kia in Korea zeigen mit immer neuen Produkten, was Brennstoffzellenantriebe leisten können. Sie bieten ähnliche Reichweiten und Leistungen wie konventionelle Antriebe, außerdem lassen sie sich schnell nachtanken. In Japan spielen die Olympischen Spiele 2020 eine wichtige Rolle: Sie sollen im Zeichen des Brennstoffzellenantriebs stehen. Alle Busse und Autos sollen mit Wasserstoff angetrieben werden, weshalb das Land rund 100 neue Tankstellen baut.

IAV beschäftigt sich seit vielen Jahren mit Brennstoffzellenantrieben und nutzt dafür auch seine Erfahrungen in den Bereichen konventionelle sowie hybride Antriebe. „Ein Brennstoffzellenfahrzeug fährt zwar elektrisch, hat aber eine ähnliche Topologie wie ein Hybrid“, sagt Ralf Wascheck, Abteilungsleiter Brennstoffzellen-Systementwicklung bei IAV. „Wegen dieser Analogie können wir viele Technologien recht einfach transferieren.“ Das gilt beispielsweise für die Regelungstechnik und die Auslegung der Steuergeräte, die Betriebsartenstrategie, die Auslegung von erforderlichen Nebenaggregaten im Luftpfad und im Anodenloop sowie das Thermomanagement, das entscheidend die Leistung und Lebensdauer der Brennstoffzelle bestimmt.

Neben den technischen sprechen aus Sicht der IAV-Experten auch wirtschaftliche Gründe für mehr Engagement im Bereich Brennstoffzelle.

„Bei der BEV-Produktion verlagert sich die Wertschöpfung massiv ins Ausland“, so Wascheck. „Aber selbst eine europäische Batteriefertigung benötigt weniger Beschäftigte, weil sie hochautomatisiert ist.“ Im Gegensatz dazu sind Brennstoffzellenantriebe ähnlich komplex wie Hybride und können Wertschöpfung sowie Jobs in Europa halten.

Erfolgreich werden Brennstoffzellenfahrzeuge aber nur sein, wenn eine ausreichende Wasserstoffinfrastruktur zur Verfügung steht. In Deutschland gibt es derzeit 70 Tankstellen, 29 weitere sind in der Entstehungs- bzw. Planungsphase – Ende 2019 sollen damit rund 100 Anlaufstellen zur Verfügung stehen. „Das reicht aber noch nicht“, sagt Horn. „Wir brauchen allein hierzulande 1.000 bis 1.500 Wasserstofftankstellen.“ Mit der „smarten Elektrolyse“ kann IAV hier einen Baustein einer dezentralen Wasserstofftankstelle aufbauen. „Zusammen mit einem renommierten Unternehmen aus dem Anlagenbau werden wir eine Wasserstofftankstelle anbieten, die mit einer elektrischen Eingangsleistung von bis zu 300 Kilowatt unter anderem den ländlichen Raum versorgen kann und somit eine ideale Ergänzung zum bestehenden Tankstellennetz darstellt“, sagt Ralf Wascheck.

Das Interview erschien in der automotion 02/2019, dem Automotive Engineering-Fachmagazin von IAV. Hier können Sie die autmotion kostenfrei bestellen.