von Sven Geitmann | Nov 13, 2024 | 2024, Elektromobilität, Entwicklung, Meldungen, News
Große Pläne und professionelles Marketing – das Auftreten der Firma HH2E war regelrecht beeindruckend, doch am 8. November 2024 beantragte das Hamburger Start-up Insolvenz in Eigenregie. Anlass dafür dürfte sein, dass der britische Mehrheitseigner Foresight Group das geplante H2-Projekt in Mecklenburg-Vorpommern doch nicht finanzieren wollte.
Geplant war unter anderem, sowohl bei Leipzig als auch in Lubmin Elektrolyseure zu errichten. An der Ostsee war die Rede vom Bau einer 100-MW-Anlage (bis 2030 1.000 MW) auf dem Gelände des ehemaligen Kernkraftwerks und Investitionen über 45 Mio. Euro. Die Planung dafür gehe zwar zunächst weiter, aber es fehlt ein Investor, heißt es aktuell.
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Gegenüber der Mitteldeutschen Zeitung sagte HH2E-Firmenchef Alexander Voigt: „Wir bleiben dem Ziel verpflichtet, Kontinuität und Stabilität in unseren Abläufen aufrechtzuerhalten, während wir an einer langfristigen Lösung arbeiten. Ich bin überzeugt, dass wir bald einen strategischen Partner finden werden, der unsere Leidenschaft für grüne Energie teilt und die Vision der HH2E AG unterstützen kann.“ Voigt gründete 1996 das Solarunternehmen Solon und gilt als Pionier der erneuerbaren Energien.
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Das in Sachsen geplante HH2E-Projekt Thierbach in Borna mit einem weiteren 100-MW-Elektrolyseur auf dem Areal des abgerissenen Braunkohlekraftwerks ist zunächst nur indirekt betroffen, da die HH2E-Thierbach-GmbH zwar eine hundertprozentige Tochter der 2021 gegründeten Hamburger Gesellschaft ist, selbst aber weiterhin zahlungsfähig ist. Im Rahmen dieses Projekts Net-Zero-LEJ sollte der Airport Leipzig/Halle zusammen mit DHL mit grünem Treibstoff versorgt werden.
Götz Ahmelmann, der Leiter des Flughafen Leipzig/Halle, erklärte: „Als Unternehmen sind wir überzeugt von der umwelt- und wirtschaftspolitischen Bedeutung einer industriellen Produktion von Sustainable Aviation Fuel (SAF).“ Seiner Meinung nach bleiben die Voraussetzungen für die Herstellung nachhaltiger Flugkraftstoffe im industriellen Maßstab aber „weiterhin hervorragend“. „Mit starken Partnern und ausgedehnten Flächen, unterstützt durch einen wichtigen Kunden wie DHL, der sich dem klimaneutralen Fliegen verpflichtet hat, sind wir bestens aufgestellt.“
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Bei einem Insolvenzverfahren in Eigenverantwortung kann die Firmenleitung die Geschäfte fortführen, wenn berechtigte Hoffnungen bestehen, das Unternehmen sanieren zu können. Ein vom Gericht ernannter Sachwalter überwacht dabei begleitend den Prozess.
von Monika Rößiger | Nov 4, 2024 | 2024, Deutschland, Elektromobilität, Meldungen, Wasserstoffwirtschaft
Still produziert im neuen Werk in Hamburg
Auch die Intralogistikbranche muss ihre CO2-Emissionen senken und trotzdem rentabel weiterarbeiten. Was die Antriebssysteme angeht, rückt neben rein batterieelektrischen Fahrzeugen die Wasserstofftechnologie verstärkt in den Fokus. Aufgrund ihrer Leistungsstärke punktet sie vor allem im Mehrschichtbetrieb.
Das Hamburger Unternehmen Still ist in Europa der erste Anbieter von Flurförderzeugen, der über eine eigene Fertigungsanlage für Brennstoffzellensysteme verfügt. Diese werden auf Wunsch des Kunden optional in die Lagertechnikgeräte integriert. Bis zu 5.000 Einheiten pro Jahr sollen anfangs in der Hansestadt vom Band laufen, wobei die Produktionskapazitäten auf weiteres Wachstum angelegt sind.
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Der Intralogistikspezialist, der zum Beispiel Gabelstapler, Lagertechnik und vernetzte Systeme anbietet, produziert seit November 2023 in seinem Stammwerk in Hamburg 24-Volt-Brennstoffzellensysteme. „Dabei handelt es sich um eine geschlossene Einheit, was den nachträglichen Wechsel von Batterie auf Brennstoffzelle möglich macht“, erklärt Jan Lemke, Produktionsleiter im Mechatronikzentrum bei einer Werksführung am Stammsitz in Hamburg. Das 1920 von Hans Still in der Hansestadt gegründete Werk beschäftigt heute rund 9.000 Mitarbeiter in 22 Ländern und ist Teil der börsennotierten Kion-Group. Dort wurde auch das Brennstoffzellensystem entwickelt.
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Für Unternehmen mit großen Flotten, also mehr als 50 Fahrzeugen und über 1.500 Betriebsstunden im Jahr, eignet sich Wasserstoff nach seinen Angaben als Alternative zu batteriebetriebenen Fahrzeugen. Und in Bereichen wie der Lebensmittel- und Pharmaindustrie, wo es besonders auf Hygiene ankommt, gelte das aufgrund der sauberen BZ-Technologie umso mehr.
Acht bis neun Stunden bei voller Kraft
Aufgrund ihrer Leistungsfähigkeit seien Brennstoffzellen insbesondere dann gefordert, wenn es um Vorgänge wie Heben oder Beschleunigen gehe, erklärt Lemke. Mit 0,8 Kilogramm Wasserstoff im Stahltank ermöglichten die BZ-Systeme, die je nach Bedarf in eine Lithium-Ionen-Batterie einspeisen, eine durchgehende Schicht von acht bis neun Stunden, ohne in ihrer Leistung nachzulassen. Das anschließende „Betanken“ mit dem auf 350 bar komprimierten Gas dauere nur 30 bis 120 Sekunden, versichert Lemke. Dafür wird das Fahrzeug an einen Dispenser angeschlossen, der die Funktion einer Zapfsäule übernimmt. Weil der nur wenig Platz benötige, könne so ein Dispenser je nach Bedarf entweder flexibel im Lager positioniert oder entlang der Fahrtroute integriert werden.
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Eingesetzt werden solche BZ-Systeme zum einen bei Kunden mit großen Flotten von Intralogistikgeräten, wie beispielsweise Gepäckschleppern auf Flughäfen oder bei der Bahn. Unabhängig von der Flottengröße kommen die BZ-Systeme grundsätzlich vor allem für jene Kunden infrage, die bereits jetzt oder in Zukunft eine Wasserstoffproduktion oder -pipeline in ihrer Nähe haben oder das grüne Gas mithilfe von erneuerbaren Energiequellen per Elektrolyse selbst herstellen – zum Beispiel für Industriebetriebe oder den Schwerlastverkehr.
Komplettpaket für den Probebetrieb
Um auch Kunden mit kleinen Flotten einen Einstieg in die Wasserstofftechnologie zu ermöglichen, bietet Still ein Paket aus BZ-Fahrzeugen, mobiler Betankungsanlage, Genehmigungen und Installation für rund einen Monat zum Mieten an. So können diese Kunden die Brennstoffzellenfahrzeuge jeweils im Realbetrieb in der Praxis testen. „Für ausgewählte Fahrzeuge bietet Still die Option ‚Fuel Cell Ready‘ an, damit die Kunden bei Bedarf auf die BZ-Technologie umsteigen können“, sagt Lemke. Die Systementwicklung wurde im Rahmen des Nationalen Investitionsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NIP) mit über 1,9 Mio. Euro gefördert.
Stresstest im Werk
Zur Fertigung in Hamburg gehört die Herstellung einzelner Komponenten, wie etwa der Leiterplatten im Mechatronikzentrum. Auf die ist man bei Still besonders stolz. Da gebe es „nur wenige Wettbewerber auf dem Markt für Leistungselektronik“, sagt Lemke. Eine weitere Besonderheit ist die Qualitätsprüfung in einer speziell konstruierten Testkabine: „Kein System verlässt das Werk ohne Prüfung. Wir stressen das System bei eineinhalbfachem Druck, um zu sehen, ob irgendwo Wasserstoff austritt.“
Dafür werde die Brennstoffzelle mit Wasserstoff betankt und unter hohem Druck die Dichtheit aller Leitungen und Komponenten mithilfe spezieller Messgeräte geprüft. Zum Sicherheitsstandard gehört auch, dass im Falle einer undichten Leitung der austretende Wasserstoff sofort und vollständig abgesaugt wird. Die gläserne Prüfkabine, die computergesteuert und vollautomatisch funktioniert, wurde ebenfalls hier – gemeinsam mit einer Partnerfirma – entwickelt.
Jan Lemke (li.) beim Stresstest vor der Prüfkabine in der Still-Fertigungshalle in Hamburg
„Jederzeit einsatzbereit“, findet Lemke, sei die BZ-Technologie dem rein batterieelektrischen Antrieb überlegen. Dabei bietet Still selbst seit längerem Batterieantriebe für seine Flurförderzeuge an. Doch „Batteriewechsel, der Extra-Platzbedarf für Batterien und Ladezeitfenster gehören somit der Vergangenheit an“, so Lemke. Die BZ-Lebensdauer beträgt rund 10.000 Betriebsstunden.
H2 in der Intralogistik zunehmend wichtig
Während für einen Teil der Logistikanwender rein batterieelektrische Antriebe vollkommen ausreichen, kann es für andere günstiger sein, BZ-Fahrzeuge einzusetzen. Etwa wenn ein Industriekunde mehr als 100.000 kWh im Jahr beziehe, erläutert Gesa Kaatz, Energiespezialistin bei Still. Dann haben außer dem Energieverbrauch auch die Lastspitzen einen erheblichen Einfluss auf die Stromkosten. Neben dem Arbeitspreis werde den Kunden ein bedarfsgerechtes Leistungsentgelt berechnet. Und das könne in Abhängigkeit des regionalen Netzentgeltes bei bis zu 200 €/kW im Jahr liegen.
„Werden zum Beispiel drei Lithium-Ionen-Fahrzeuge ungeregelt mit je 33 kW geladen, entsteht eine zusätzliche Belastung von knapp 100 kW. So können unseren Kunden im ungünstigsten Fall zusätzliche Kosten von bis zu 20.000 Euro im Jahr entstehen.“ Um die teuren Lastspitzen zu vermeiden, werden Ladegeräte von Still über ein Lastmanagement geregelt. „Ist jedoch die Flexibilität in den Ladezeitfenstern aufgrund hoher Einsatzzeiten stark eingeschränkt, eignet sich unser Brennstoffzellensystem besser für unsere Kunden. Denn bei den wasserstoffbetriebenen Flurförderzeugen entsteht diese zusätzliche Strombelastung nicht.“
Neben betriebswirtschaftlichen Vorteilen hat der Einsatz von Wasserstoff auch gesamtgesellschaftliche: Er schont wertvolle Rohstoffe wie seltene Erden, weil es in Kombination mit der Brennstoffzelle lediglich einer kleinen Pufferbatterie bedarf. Genau genommen handelt es sich also um ein Hybridsystem aus Brennstoffzellen und 3-kWh-Lithium-Ionen-Akku als Energiespeicher. Und weil Wasserstoff weder giftig noch ätzend ist und zudem rückstandslos verbrennt, wobei nur Wasserdampf frei wird, dient sein Einsatz nicht nur dem Umwelt- und Klimaschutz, sondern gilt bei fachgerechtem Einsatz auch als unbedenklich am Arbeitsplatz.
Recycling von Lithium
Kreislaufwirtschaft gehört zu den Unternehmenszielen von Still. Deshalb können viele Komponenten des Brennstoffzellensystems zirkulär eingesetzt werden. Auch das Recycling von Batterien sei wichtig. In Kooperation mit dem kanadischen Unternehmen Li-Cycle recycelt Still das Lithium seiner Akkus an dessen Standort in Magdeburg und könnte die Rohstoffe wiederverwenden. Bis 2030 sollen bei Kion rund 15.000 große Stapler-Batterien recycelt werden, was etwa 5.000 Tonnen Lithium entspräche.
„Im Kion-Konzern plant man auch, Brennstoffzellen höherer Voltklassen zu entwickeln“, erklärt Florian Heydenreich, Excecutive Vice President Sales & Service Still EMEA. Die sollen ebenfalls im Hamburger Still-Werk, mit rund 2.500 Mitarbeitern, hergestellt werden. Zudem plane das Unternehmen, seine Produktionskapazitäten in den kommenden Jahren auszuweiten. „Die bestehende Fertigungslinie ist schon darauf ausgelegt“, fährt Heydenreich fort. „Wir bauen unsere H2-Kompetenz hier am Standort Hamburg immer weiter aus; gemeinsam mit unseren Partnern wie dem Ingenieurbüro Hydrogentle, Wolftank, JAG, die uns bei Betankungslösungen professionell unterstützen.“
Die zurzeit noch hohen Preise für grünen Wasserstoff bleiben vorerst eine Herausforderung im Wettbewerb, aber das Unternehmen ist optimistisch, dass sich die Lage in absehbarer Zeit verbessern wird. „Wir haben massive Überkapazitäten an Strom aus erneuerbaren Energien“, sagt Florian Heydenreich. „Sobald sich diese in großem Maßstab für die Herstellung von Wasserstoff nutzen lassen, sinkt auch der Preis für grünen Wasserstoff.“
von Birgit Scheppat | Okt 23, 2024 | Allgemein, Elektromobilität, Energiespeicherung, Markt, News
Dynamisch-energetische Optimierung von leichten BZ-Nutzfahrzeugen
Die Herausforderung bei der Auslegung eines brennstoffzellenelektrischen Antriebs besteht in der fahrzeug- und fahrzeuganwendungsspezifischen Dimensionierung der Komponenten des Antriebsstrangs. Als wesentliche Parameter, die für eine Optimierung zu berücksichtigen sind, gelten die Brennstoffzellenleistung, die Dynamik der Brennstoffzelle, die Masse an Wasserstoff im Tank, die Kapazität und die maximale Ladeleistung der HV-Batterie, die Leistung der Antriebsmaschine im motorischen und generatorischen Betrieb sowie auch das dynamische Verhalten der Wandler.
Virtuelle und reale Testverfahren sollten der Verifikation und Validierung modellbasiert entwickelter Brennstoffzellenantriebe dienen. Hierzu wurde an der Hochschule für angewandte Wissenschaften Kempten eine Entwicklungsplattform zur dynamisch-energetischen Optimierung dieser Antriebe realisiert.
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Um auch Upscaling-Effekte untersuchen zu können, wurden in einer Skalierung von 1:10 ein Modell- und ein Hardware-in-the-Loop-Leistungs- bzw. -Systemteststand ((HiL-Teststand, max. Antriebsleistung 250 kW) in Betrieb genommen, deren gemeinsamer digitaler Zwilling als Model-in-the-Loop-Simulation (MiL-Simulation) realisiert wurde.
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Exemplarisch wurde ein optimierter prototypischer BZ-Antriebsstrang in einen Versuchsträger implementiert, um die im Fahrversuch ermittelten Ergebnisse mit denen der Simulationen und Teststandmessungen vergleichen zu können. Die Anwendung iterativer und rekursiver Verfahren stellte die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse sicher und zeigte die Funktionstüchtigkeit der entwickelten Methoden.
Die Innovation besteht nun darin, dass kleine und mittlere Unternehmen durch Anwendung dieser Methoden die Entwicklungskosten deutlich reduzieren und die Entwicklungszeiten erheblich verkürzen können.
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Abb. 1: Schema der durch die Methodenkopplung realisierten Entwicklungsplattform
Die MiL-Simulationen beschreiben bestmöglich das Verhalten der Antriebe auf dem HiL-Teststand. Die HiL-Teststandmessungen sagen bestmöglich das Verhalten der Antriebe im Erprobungsträger voraus. Durch iteratives und rekursives Vorgehen konnte erreicht werden, dass bereits die Simulationen sehr guten Aufschluss über den Einsatz des Brennstoffzellenantriebs im Fahrzeug liefern.
Die cleanEngine-Testbench (HSRM)
Der eigens entwickelte Prüfstand der Hochschule RheinMain ermöglicht die detaillierte Untersuchung von Brennstoffzellensystemen (BZ-Systemen) mit einer Stackleistung von 3 bis zu 10 kW. Diese Entwicklung umfasst unter anderem die Steuerung des Prüfstands und des BZ-Systems sowie eine präzise Überwachung aller relevanten Parameter des Brennstoffzellenstacks und seiner für den Betrieb notwendigen Peripheriekomponenten.
Ziel des Projektes cleanEngine ist es, Leistungs- bzw. Energieanforderungen realer Fahrsituationen (WLTP u. a.), wie sie aus „echten Fahrten“ geeigneter Fahrzeuge entnommen wurden, auf einem Messstand „down zu skalieren“ und ein „Fahrprogramm“ zu entwickeln. Dieses Fahrprogramm soll gemäß der angefragten Fahrleistung einen optimierten Betrieb in Bezug auf Dynamik und Vermeidung kritischer Zustände der Brennstoffzelle erlauben. Durch genaue Beobachtung der Systemparameter ist so eine Steuerung des BZ-Systems möglich, die energetische Aufwände des Fahrbetriebs minimiert – man denke an die Hilfsaggregate, die heute bis zu 15 Prozent Energie verwenden und das Brennstoffzellensystem stets in seiner Komfortzone belassen. Dazu wurden im Zuge des Projektes jeweils drei PEM-BZ-Stacks der Leistungsklassen 3, 6 und 9 kW beschafft. Beim Aufbau der BZ-Systeme wurde Wert auf eine fahrzeugnahe Auslegung gelegt, in enger Absprache mit dem Team der HS Kempten bezüglich dessen Versuchsaufbaus.
Neben der Variierbarkeit der Betriebstemperatur und des -drucks zeichnet sich der Prüfaufbau durch eine passiv einstellbare Befeuchtung und eine aktive Rezirkulation des Wasserstoffs aus. Erste Erfahrungen haben bestätigt, dass es sich hier um wichtige Stellschrauben für eine flexible Anpassung an unterschiedliche Betriebsbedingungen und zur Erhöhung von Effizienz und Lebensdauer der Systeme handelt.
Abb. 2: Testbench der Hochschule RheinMain
Eine umfangreiche Sensorik erfasst sämtliche Massen- und Energieflüsse innerhalb des BZ-Systems. Dies schließt die simultane Einzelzellspannungsmessung und die Ermittlung des Leistungsbedarfs aller Systemkomponenten ein. Darüber hinaus werden Temperaturen, Drücke und Feuchtigkeitswerte kontinuierlich überwacht, was eine genaue Analyse der Betriebszustände ermöglicht.
Der Prüfstand bietet die Möglichkeit zur Bestimmung der Polarisationskennlinie des BZ-Stacks sowie zur Durchführung der elektrochemischen Impedanzspektroskopie an Einzelzellen oder wahlweise am gesamten Stack. Diese Verfahren sind entscheidend für das Verständnis der elektrochemischen Eigenschaften und der Leistungsfähigkeit der Brennstoffzellen. Neben diesen analytischen Methoden können am Prüfstand Fahrzyklusversuche und Dauerlaufversuche durchgeführt werden, um Alterungs- und Versagensmechanismen der Brennstoffzellen zu untersuchen.
Das offene Prüfsystem sowie die flexible Steuerung des BZ-Systems erlauben die Testung verschiedenster Systemkomponenten. Dazu gehören unter anderem Verdichter, Kühlmittel, Befeuchtungskonzepte, Ventile und diverse Sensoren. Darüber hinaus können sie genutzt werden, um die Brennstoffzellentechnologie weiterzuentwickeln. Sie liefern neue Erkenntnisse über die Leistungsfähigkeit und Effizienz der untersuchten BZ-Systeme und ermöglichen die Identifikation von Optimierungspotenzialen in Bezug auf Betriebstemperatur, Betriebsdruck, Befeuchtung und Rezirkulation.
Zudem unterstützen sie die Entwicklung von verbesserten Steuerungs- und Überwachungssystemen für Brennstoffzellensysteme, insbesondere zu Fragen zur Feuchte und den Temperaturverläufen. Die Ergebnisse schaffen eine Grundlage für die Weiterentwicklung von Analysemethoden wie der elektrochemischen Impedanzspektroskopie, um die elektrochemischen Eigenschaften und Leistungsfähigkeit der Brennstoffzellen besser zu verstehen. Darüber hinaus zeigen sie den Einfluss von verschiedenen Betriebsbedingungen auf Alterungs- und Versagensmechanismen der Brennstoffzellen auf, um die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit der BZ-Systeme zu verbessern.
Abb. 3: Schematischer Aufbau des Teststands der Hochschule RheinMain
Konfiguration des HiL-Systemteststands (HKE)
Während in einer MiL-Simulation alle Komponenten durch physikalische Modelle abgebildet werden, sind auf einem HiL-Teststand alle wesentlichen Komponenten des Antriebs als Hardware integrier- und charakterisierbar. Nicht vorhandene Komponenten, wie das Fahrzeug selbst oder die Umgebung etc., werden wiederum durch physikalische Modelle in Form einer sogenannten Restbussimulation repräsentiert.
Aktuell sind auf dem Teststand als wesentliche Komponenten integriert:
- Toyota Brennstoffzellensystem, 80 kW, Dynamik ± 30 kW/s
- Antriebssynchronmaschine, 85 kW
- HV-Traktionsbatterie 36 kWh, niedrigere Kapazitäten können softwareseitig simuliert werden
- Asynchronlastmotor Pmax = 250 kW zum Aufbringen der Lastzyklen
- Externe Speicherbatterie (222 kWh) zur Speicherung elektrischer Energie und für Netzunabhängigkeit
Merkmale des HiL-Systemteststands
- Komplette Antriebsstränge sowie alle Einzelkomponenten können untersucht und charakterisiert werden.
- Derzeit ist der Teststand für Antriebe mit max. Antriebsleitung von 250 kW ausgelegt.
- Mögliche Testzyklen sind WLTC, NEFZ, insbesondere auch beliebig konfigurierbare Szenarien.
- Die Realisierung erfolgte komplett in Eigenleistung, von der Idee bis zur Inbetriebnahme.
Abbildung 4 zeigt schematisch den Aufbau des HiL-Systemteststands. Im linken unteren Block ist die real integrierte Fahrzeughardware, bestehend aus Brennstoffzellensystem, Antriebsmaschine, Kühlsystem, Traktionsakku, elektrischen Wandlern und der Power-Distribution-Unit (PDU), dargestellt. Als zentrales Steuergerät kommt die MicroAutoBox 3 von dSpace zum Einsatz. Für die komplexe Regelung der Energieflüsse zwischen Brennstoffzelle, Antriebsmaschine und Traktionsakku wurde ein sogenannter „intelligenter Energieflussregler“ als Software für das Steuergerät entwickelt.
Messungen auf dem Systemteststand zeigten sehr schnell, dass der elektrische Energiespeicher (Traktionsakku oder auch HV-Batterie genannt) der für die Fahrzeuganwendungen limitierende Faktor ist. Es ist eben nicht nur die Kapazität des elektrischen Speichers entscheidend, vielmehr limitiert die maximale Ladeleistung der Batterie bei Rekuperation und gleichzeitig nachlaufender Brennstoffzelle die Speicherung der zurückgewonnenen Energie, so dass nicht selten zusätzlich mechanisch gebremst werden muss. Daraus resultiert die Notwendigkeit einer beschleunigten Entwicklung von Batteriesystemen für wasserstoffelektrische Antriebe.
Abb. 4: Topologie des HiL-Systemteststands
Vergleich der Ergebnisse aus MiL-Simulationen mit HiL-Teststandmessungen
Die Abbildung 5 stellt den Vergleich der Simulationsergebnisse (in der linken Spalte) mit den Teststandmessungen (in der rechten Spalte) dar. Basis des Vergleichs ist der WLTC-Zyklus Klasse 3. In der ersten Zeile ist in Blau das Geschwindigkeitsprofil und in Rot der SoC der Batterie dargestellt. In der zweiten Zeile werden die Motordrehmomente und in der dritten Zeile die Motordrehzahlen verglichen.
In der vierten Zeile sieht man die Verläufe der Leistungen für das Brennstoffzellensystem, den Motor und die Batterie. Darüber hinaus sind die Ladeleistungsgrenze der Batterie sowie die vom intelligenten Energieflussregler gesetzte maximale Ladeleistung dargestellt.
Insgesamt kann festgestellt werden, dass die Ergebnisse der MiL-Simulation sehr gut mit den Messergebissen der HiL-Teststandversuche übereinstimmen.
Abb. 5: Vergleich der Ergebnisse aus Simulation und Teststandmessungen auf Basis WLTC Klasse 3
H2-Forschungsanlage der Hochschule Kempten
Die H2-Forschungsanlage (Teststand und Infrastruktur) der Hochschule Kempten wurde auf dem Campus des Abwasserverbands Kempten (AVKE, s. Abb. 1) installiert. Dort wird das Wasserstoffzentrum Kempten entstehen.
Die Zusammenarbeit der Hochschule Kempten mit dem AVKE ist ein Ergebnis des Projektes HyAllgäu, das im Rahmen des Programms HyLand im Teilprogramm HyExperts als Machbarkeitsstudie gefördert wurde. Gegenstand des Projektes war die Frage, inwieweit der zukünftige Wasserstoffbedarf des Allgäus durch eine H2-Produktion im Allgäu gedeckt werden kann (s. HZwei-Heft Apr. 2021).
Nächste Schritte und Resümee
Die Fahrerprobung durch die Firma ABT e-Line GmbH erfolgt derzeit, und danach steht der Vergleich der Fahrzeugmessdaten mit den Messdaten des Systemteststands an. Dass die Simulationsergebnisse sehr gut mit den Ergebnissen der Teststandmessungen übereinstimmen, wurde bereits erwähnt. Aktuell arbeiten wir an der eingangs erwähnten dynamisch-energetischen Optimierung des wasserstoffelektrischen Antriebs. Hierzu stellt sich als wesentliche Frage: Wie bzw. wodurch kann die Effizienz der Brennstoffzelle im Zusammenspiel mit der HV-Traktionsbatterie gesteigert werden, um z. B. den H2-Verbrauch zu minimieren?
Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass, um den Anforderungen von wasserstoffelektrischen Antrieben gerecht zu werden, eine Weiterentwicklung von elektrischen Speichersystemen in Richtung hybrider Systeme, bestehend aus Hochleistungs- und Hochenergiebatterien sowie sogenannten Superkondensatoren, dringend empfohlen wird.
Im Projekt cleanEngine haben wir gelernt, die relevanten Parameter des Energiemanagements zu verstehen und daraus Schlussfolgerungen zu ziehen, d. h., die Energieflüsse zwischen BZ-System, Traktionsbatterie und Antriebsmotor zu analysieren und durch einen eigens entwickelten intelligenten Energieflussregler fahrzeugtyp- und anwendungsbezogen zu optimieren. Dies befindet sich gerade in der Erprobung. Voraussetzung ist die optimierte Dimensionierung der Komponenten H2-Tank (H2-Menge), Batteriekapazität, Leistung des BZ-Systems und der Antriebsmaschine.
Insgesamt wurden im Projekt cleanEngine Verfahren, Methoden und Tools entwickelt, deren praxisnahe Anwendung es ermöglicht, umfassende technische und wissenschaftliche Fragestellungen im Kontext wasserstoffelektrischer Antriebe für stationäre und mobile Anwendungen zu beantworten.
Die Ergebnisse aus dem Förderprojekt cleanEngine zeigen die Bedeutung der ganzheitlichen Betrachtung von Brennstoffzellensystemen inklusive der BoP-Komponenten. Die einzigartige Gliederung des Projektes ermöglicht den Zoom von der Ebene des fertigen BZ-Hybridfahrzeugs über ein Prototypen-Hybrid-Antriebsstrangsystem hin zu den einzelnen Komponenten, die benötigt werden, um einen BZ-Stack zu betreiben, und dadurch die Darstellung der Wechselwirkungen dieser Systemebenen und -komponenten.
Das Projekt cleanEngine wird vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV) gefördert. Die administrative Verantwortung liegt bei der Nationalen Organisation Wasserstoff GmbH (NOW), und als Projektträger zeichnet der Projektträger Jülich (PTJ) verantwortlich. Projektpartner ist neben den Hochschulen Kempten (HKE – Yue Ni, André Giesbrecht, Moritz Gegenbauer, Christoph Zettler) und RheinMain (HSRM – Max Kleber, Georg Derscheid, Matthias Werner) die ABT eLine GmbH als Industrieunternehmen. Die Projektlaufzeit erstreckt sich nach Verlängerung um zwölf Monate vom 1. Dezember 2020 bis zum 30. November 2024.
Autor*innen sind:
Prof. Dr. Birgit Scheppat
Hochschule RheinMain
Birgit.Scheppat@hs-rm.de
Prof. Dr. Werner E. Mehr
Hochschule für angewandte Wissenschaften Kempten
werner.mehr@hs-kempten.de
von Eva Augsten | Okt 15, 2024 | 2024, Allgemein, Elektromobilität, Entwicklung, Meldungen, Wasserstoffwirtschaft
Die Zero Emissions Traders Alliance (Zeta) will den standardisierten weltweiten Handel mit grünen Energieträgern ermöglichen – unter anderem mit Wasserstoff und dessen Derivaten wie Ammoniak und Methanol.
„Der internationale Handel mit emissionsfreien „grünen” Energien und Kohlenstoffzertifikaten muss genauso selbstverständlich werden wie heute der Handel mit Öl und Gas. Nur dann wird sich dieser Bereich in der nötigen Geschwindigkeit entwickeln, um die Folgen des Klimawandels wirksam zu begrenzen.” So fasste Peter Terium die Ergebnisse des Treffens der Gründungsunternehmen von Zeta in Wien zusammen.
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Die Plattform Zeta bringt Führungskräfte auf den Energiemärkten zusammen, um den Weg für den internationalen Handel mit sauberer Energie zu ebnen, darunter auch Wasserstoff und Wasserstoff-Derivate. Durch offene Diskussionen, Zusammenarbeit und Interessenvertretung will Zeta Standards entwickeln und Prozesse initiieren, die dazu beitragen sollen, eine emissionsfreie Energieversorgung zu erreichen. Der anfängliche Schwerpunkt soll auf dem Handel mit sauberen Energieprodukten im Nahen Osten und Nordafrika (MENA = Middle East North Africa) liegen und schrittweise weltweit ausgeweitet werden.
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Das Treffen fand im Rahmen des Dii Desert Energy Leadership Summit statt, der erstmals nach vielen Jahren wieder in Europa stattfindet. Zeta wurde 2023 von Paul van Son und Jan Haizmann gegründet. Jetzt wählte die Organisation Peter Terium zu ihrem Aufsichtsratsvorsitzenden. Der ehemalige RWE-Chef Terium ist mittlerweile CEO von Enowa – dem Unternehmen, das im Mega-Projekt Neom in Saudi-Arabien für Energie- und Wasserstoff-Projekte verantwortlich ist.
Terium sieht in dem standardisierten Handel eine Möglichkeit, die Märkte auf Klimaneutralität vorzubereiten und gleichzeitig hohe Standards in Bezug auf Versorgungssicherheit und Bezahlbarkeit aufrechtzuerhalten.
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Treffen war zugleich die erste Sitzung der „Standardization Working Group“, in der die Teilnehmer die Entwicklung standardisierter Verträge für Wasserstoff und Wasserstoffderivate diskutierten. Diese sollen zu einer Grundlage für den internationalen Handel mit diesen Produkten werden.
von Sven Geitmann | Sep 27, 2024 | 2024, Elektromobilität, Energiewirtschaft, Entwicklung, Europa, News, Wasserstoffwirtschaft
FES stellt H2-Truck in Zwickau vor
Früher wurde hier der Trabi gebaut – zukünftig sollen es H2-Lkw sein, die emissionsfrei aus der Werkhalle fahren. Diese Technologiewende vom Zweitakter zum Brennstoffzellenlastwagen soll nicht nur die FES GmbH Fahrzeug-Entwicklung Sachsen voranbringen. Der sächsische Ministerpräsident Michael Kretschmer, der am 22. Juli 2024 Zeuge dieses Meilensteins war, hofft, dass die gesamte Region davon profitieren wird.
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Ministerpräsident Michael Kretschmer sagte bei der Präsentation: „Die Vorstellung des FES-Brennstoffzellen-Lkws ist ein herausragendes Beispiel für die Innovationskraft und das technische Know-how in Sachsen. Solche Projekte sind essenziell, um den Standort Sachsen als führend in der modernen Fahrzeugentwicklung zu positionieren und gleichzeitig einen wichtigen Beitrag zum Umweltschutz zu leisten.“
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Am Standort der ehemaligen Trabi-Produktion
Die Geschichte der FES GmbH reicht weit zurück – bis ins Jahr 1904, in dem die August Horch Motorwagenwerke AG gegründet wurde. 1957 gingen daraus die Sachsenring Automobilwerke Zwickau hervor, die für die Entwicklung und Produktion des Trabants bekannt wurden.
Nach der Wende, im Jahr 1992, gründete sich daraus die FES GmbH, die sich seitdem als Unternehmen der Volke-Gruppe als Entwicklungsdienstleister für nationale sowie internationale Automobilhersteller, verschiedenste Zulieferer sowie für die Bahn- und Luftfahrtindustrie etabliert hat und inzwischen rund 850 Mitarbeiter beschäftigt.
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Ziel von FES ist die Entwicklung und Fertigung von Fahrzeugen, die eine „nachhaltige und umweltfreundliche Mobilität“ ermöglichen. Dazu zählen sowohl batterie- als auch brennstoffzellenbetriebene Systeme. Im Elektromobilitätssektor ist FES seit 15 Jahren aktiv – vor sieben Jahren wurde beschlossen, auch Brennstoffzellen zu integrieren, so wie beispielsweise das FEScell-System. Nach Firmenangaben ist dies das „weltweit kleinste Brennstoffzellensystem für autonom fahrende Intralogistikfahrzeuge“. Es ist seit 2021 im Serieneinsatz, unter anderem in Flurförderzeugen im BMW-Werk Leipzig.
Vom Trabi bis zum Audi – alles dabei
Christian Schwamberger, Geschäftsführer der FES GmbH (s. Abb. 1), erklärte: „Wasserstoff ist aus unserer Sicht […] gerade für den Güterverkehr eine echte Alternative zum Verbrennungsmotor.“ Besonders stolz sind alle Akteure darauf, dass „dieses innovative Projekt komplett aus Eigenmitteln ohne staatliche Förderung“ umgesetzt werden konnte.
„Sie haben mit Qualität und Leistung gezeigt, dass Sie es einfach drauf haben.“
Sachsens Ministerpräsident Michael Kretschmer
Neuste Technik aus Sachsen
Bei dem H2-Lkw handelt es sich um einen serienreifen 18-Tonner, der je nach Kundenanforderung mit unterschiedlichen Konfigurationen bezüglich des Gesamtgewichtes (bis 26 t) und der Aufbauten konzipiert werden kann. Die dafür verwendete Brennstoffzelle – genau wie das Tanksystem – kommt vom Technologiepartner Toyota, der Antriebsstrang von der Framo GmbH aus Löbichau.
Der elektrische Dual-Motor verfügt über 280 kW Dauerleistung, wobei 120 kW aus der Brennstoffzelle kommen (170 kW ab 2025). Über den LiFePO4-Akku ist für 30 Sekunden eine Maximalleistung von 308 kW realisierbar (Akku ist CCS-nachladbar). Dieser Batterietyp ist laut FES zwar etwas schwerer, aber weniger brandgefährlich als vergleichbare Systeme.
Die hinter dem Führerhaus installierten Wasserstofftanks aus CFK fassen 33 kg bei 700 bar, ausreichend Energie für 350 bis 500 km Reichweite. Dazu sagte FES-Entwicklungsleiter Hartmut Schimmel (s. Foto auf Seite 4): „Wir haben den Lkw mit 700 bar gebaut, aber er kann an jeder 350-bar-Station befüllt werden.“ Zudem könnten bei Bedarf auch noch mehr H2-Tanks installiert werden.
Das Basisfahrzeug ist ein MAN TGM der dritten Generation und kann – im Bedarfsfall – von normalen Werkstätten repariert werden. Die Hinterachse ist für 1 Mio. Kilometer ausgelegt, berichtet Schimmel stolz. Das sei „kein Jugend-forscht-Projekt“, vielmehr verfüge der BZ-Lkw über „volle Fernverkehrseignung“.
Schimmel stellte gegenüber HZwei zudem in Aussicht, dass der BZ-Lkw in Kürze vorbestellt und ab 2025 ausgeliefert werden kann. Voraussetzung sei, dass jetzt potenzielle Interessenten auch wirklich entsprechende Bestellungen auslösen.
Neben dem Firmeneigentümer Martin Volke (l.) war der ehemalige Bundesverkehrsminister Andreas Scheuer einer der Ehrengäste – hier im Gespräch mit Dr. Rainer Albrecht, dem FES-Gründungsgeschäftsführer von 1992 (r.)
von Sven Geitmann | Sep 23, 2024 | 2024, Deutschland, Elektromobilität, Europa, News, Politik, Wasserstoffwirtschaft
Mehr Anbieter und größere Standorte
Seit einigen Monaten drängen immer mehr Unternehmen auf den Markt für H2-Tankstellen. Obwohl deren Gesamtzahl nach wie vor nicht wesentlich ansteigt, kündigen immer häufiger sowohl altbekannte als auch zahlreiche neue Anbieter per Pressemeldung an, zusätzliche Standorte für die Versorgung mit Wasserstoff erschließen zu wollen.
Ein eher neuer Akteur ist beispielsweise Mint Hydrogen, das bis März 2024 noch unter Jet H2 Energy firmierte. Das in Hamburg ansässige Tochterunternehmen von H2 Energy Europe hat Mitte Mai dieses Jahres eine erste Wasserstofftankstelle in Giengen an der Brenz eröffnet. Angesiedelt ist der Standort auf dem Mobilitätshub der Jet Tankstellen Deutschland GmbH an der Bundesautobahn A7. Oliver Reichert, Manager Retail Germany von Jet, nannte den Jet-Mobilitätshub, auf dem Tankstellentechnik der Maximator Hydrogen GmbH zum Einsatz kommt, ein „Referenzprojekt für uns“.
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Clifford zur Nieden, CEO der Mint Hydrogen Germany GmbH, ergänzte: „Eine verlässliche Betankungsinfrastruktur ist entscheidend für den Aufbau eines regionalen Ökosystems für erneuerbaren Wasserstoff und besonders wichtig für die Dekarbonisierung des Schwerlastverkehrs.“ Geplant ist, dass an der neuen Tankstelle unter anderem Fahrzeuge von Partnerfirmen wie Hyundai Hydrogen Mobility, Hylane, Keyou, Stellantis und Arthur Bus tanken.
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TotalEnergies und Air Liquide gründen TEAL
Ein klares Bekenntniss zum Wasserstoff legten auch Air Liquide und TotalEnergies ab, indem sie auf der Hannover Messe 2024 bekanntgaben, dass sie gemeinsam eine neue Marke etablieren: Mit TEAL Mobility gründeten die beiden Schwergewichte ein Joint Venture, das innerhalb der nächsten zehn Jahre in Europa mehr als hundert H2-Tankstellen für schwere Nutzfahrzeuge unter der Marke TotalEnergies in Betrieb haben will. Ende 2024 werden es rund 20 Stationen in Frankreich, den Niederlanden, Belgien, Luxemburg und Deutschland sein.
Währenddessen plant Tyczka Hydrogen ab Mitte 2025 den Bau seiner dritten Wasserstofftankstelle in Bayern. In Geretsried, unweit der Autobahnen A70, A71 und A7, soll in der ersten Jahreshälfte 2026 eine Station in Betrieb gehen, die über eine Betankungskapazität von einer Tonne pro Tag ausgelegt ist.
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Die zweite H2-Tankstelle von Tyczka, die mit 2 Mio. Euro durch das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie (StMWi) im Zuge des bayerischen Tankstellenförderprogramms gefördert wurde, ist am 17. Juni 2024 im Güterverkehrszentrum Augsburg eröffnet worden. Potentielle Nutzer dieses Standorts sind Arthur Bus, BMW, Daimler Bus, Hylane, Keyou, Kühl Entsorgung, MAN, Paul Group, Quantron, SFC sowie Still.
„Die neue Wasserstofftankstelle ist ein bedeutendes Signal für die gesamte Branche und ein Meilenstein für unsere gemeinsamen Bemühungen in der nachhaltigen Mobilität“, erklärte Thomas Zorn, Geschäftsführer der Tyczka Hydrogen GmbH.
Neue Hochleistungstankstellen
Parallel dazu wird der Bau einer Wasserstofftankstelle in Frankenthal von H2 Mobility und BASF vorangetrieben. Nachdem im Mai 2024 wichtige Komponenten angeliefert werden konnten, planen die Partner die Inbetriebnahme für das vierte Quartal 2024. Zunächst sollen dort 700 bis 800 Kilogramm Wasserstoff vertankt werden können (entspricht mehr als 30 Lkw bzw. Bussen). Bis 2027 ist eine Verdoppelung der Kapazität vorgesehen. „Die Nachfrage im Schwerlastverkehr wird auch in dieser Region deutlich zunehmen. Deshalb bauen wir neue Standorte wie in Frankenthal um ein Vielfaches größer als noch vor ein paar Jahren. Hier können zukünftig bis zu drei Fahrzeuge gleichzeitig tanken, darunter Bus und Lkw mit 350 bar sowie leichte Nutzfahrzeuge und Pkw mit 700 bar“, so Martin Jüngel, Geschäftsführer und CFO von H2 Mobility Deutschland.
Tilmann Hezel, Senior Vice President Infrastructure am BASF-Standort Ludwigshafen, ergänzte: „CO2-freier Wasserstoff ist integraler Bestandteil unserer Energietransformation am Standort Ludwigshafen. Gleichzeitig ist Wasserstoff und eine ausreichende H2-Infrastruktur grundlegend für einen Wandel hin zu alternativen Antrieben. Wir wollen diese Schnittmenge nutzen: Mit Projekten wie der H2-Tankstelle, aber auch dem im Bau befindlichen Wasserelektrolyseur möchten wir die regionale Mobilität genauso wie unsere Zulieferer und Transportunternehmen am Standort beim Umstieg auf Fahrzeuge mit Brennstoffzellenantrieb unterstützen.“
Dr. Doris Wittneben, Bereichsleiterin Zukunftsfelder und Innovation Metropolregion Rhein-Neckar GmbH, freute sich, dass mit der Wasserstofftankstelle in Frankenthal, die Bestandteil des Projektes H2Rivers (Details dazu lesen Sie im HZwei-Heft Jan. 2025) ist, ein „weiterer wichtiger Baustein des Wasserstoffökosystems in der Rhein-Neckar-Region auf den Weg gebracht wird“.
H2 Mobility verfügt derzeit über 80 öffentliche 700-bar-Tankstellen. Vier weitere sind in Planung, Bau oder Inbetriebnahme. Zusätzlich besitzt der Infrastrukturanbieter 27 Stationen für die Betankung mit 350 bar. 15 weitere 350-bar-Betankungsoptionen befinden sich in der Umsetzung.
Frank Fronzke, Geschäftsführer und COO von H2 Mobility, erklärte im Frühjahr 2024 anlässlich einer Eröffnungsfeier: „In Heidelberg nimmt eines der bedeutendsten Tankstellenprojekte des Jahres heute offiziell seinen Betrieb auf. Die Größe und Leistungsfähigkeit der neuen Stationen [Heidelberg, Sommer 2024 in Mannheim, Ende 2024 in Frankenthal, Anfang 2025 in Ludwigshafen – Anm. d. Red.] stehen für eine neue H2-Tankstellengeneration. Unter Verwendung leistungsstarker Technik tanken mehrere 350- und 700-bar-Fahrzeugtypen am selben Standort – Busse, Lkw, leichte Nutzfahrzeuge und Pkw.”
„Europas leistungsstärkste H2-Tankstelle“
Im März 2024 hat der Bau einer Hochleistungswasserstofftankstelle in Düsseldorf begonnen, die über eine Tageskapazität von über fünf Tonnen verfügen wird – das ist mehr als die zehnfache Kapazität derzeit in Betrieb befindlicher H2-Stationen und über das Dreifache der Standorte, die vor vier, fünf Jahren errichtet wurden. Beteiligte Partner sind neben H2 Mobility sowohl Hoerbiger als auch Ariel.
Im Mittelpunkt dieser neuen Station steht ein kompakter und gleichzeitig leistungsstarker Verdichter, der nach Herstellerangaben auf die wesentlichen Kundenbedürfnisse der H2-Industrie eingeht. Dessen sogenanntes eHydroCOM-System ermöglicht einen Massenstrom von über 250 kg/h bei sowohl niedrigen als auch hohen Saugdrücken, so dass es ideal für Heavy-Duty-Tankstellen oder Trailer-Abfüllanlagen geeignet ist. Der hohe Standardisierungsgrad und die Bauweise mit kompaktem und platzsparenden Packaging ermöglicht zudem eine schnelle Skalierbarkeit, wodurch für die Anlagenbetreiber die Erreichung ihrer Total-Cost-of-Ownership-Ziele einfacher wird.
