Wissenswertes zum Thema Wasserstoff und Brennstoffzellen Teil 10.6.3

Teil 10.6.3 | Busse

Brennstoffzellenbusse kombinieren die gute Energie- und Umweltbilanz pro beförderter Person von öffentlichen Verkehrsmitteln mit den Vorteilen der Brennstoffzelle: Sie sind sauber und leise, bieten aber trotzdem alle Möglichkeiten und Annehmlichkeiten herkömmlicher Exemplare. Da Linienbusse regelmäßig zu ihrem Ausgangspunkt zurückkehren, reicht als Infrastruktur in der Regel eine zentrale Tankstelle aus, die beispielsweise auf dem Betriebsgelände installiert sein kann.

Ein erster Wasserstoffbus lief bereits im Jahr 1996 mit LH2 in Erlangen und München im Linienbetrieb. Er verfügte über einen modifizierten Erdgasmotor, der mit Wasserstoff und Benzin betrieben werden konnte. Die Maschine hatte zwei Gemischaufbereitungssysteme, die unabhängig voneinander arbeiteten. Jeder Zylinder hatte eine Wasserstoff- und eine Benzineinspritzanlage. Diese waren am Einlassstutzen angebracht und wurden elektromagnetisch gesteuert. Der Kraftstoff wurde in Form von gasförmigem Wasserstoff auf dem Dach in 15 Behältern mit einem Gesamtvolumen von 2.550 l bei einem Betriebsdruck von 250 bar gespeichert und mit einem Druck von etwa 3,5 bar eingeblasen.

Bei dem Motor handelte es sich um einen 6-Zylinder-Reihenmotor, der eine maximale Leistung von 140 kW im Wasserstoffbetrieb und 170 kW im Benzinbetrieb hatte. Dieser Leistungsunterschied kam durch den geringeren volumetrischen Wirkungsgrad im H2-Betrieb zustande, da gasförmiger Wasserstoff bei gleichem Energieinhalt mehr Raum einnimmt als flüssiges Benzin. Ab dem Frühjahr 1999 fuhren drei Busse dieser Art im Shuttle-Service auf dem Flughafen München.

Ein weiteres Busmodell der ersten Stunde mit Brennstoffzellenantrieb war der NEBUS (New Electric Bus) von Daimler. Sein Nachfolger war ein Citaro-Bus aus dem Jahr 1997. Dieser zwölf Meter lange Bus hatte eine Reichweite von etwa 200 Kilometern, eine Beförderungskapazität von bis zu 70 Fahrgästen, verfügte über eine allgemeine Straßenzulassung für den Linienverkehr und kostete rund 1,25 Mio. Euro. Die BZ-Einheit (2 Stacks, insg. 200 kW) und die mit gasförmigem Wasserstoff befüllten Druckgasflaschen (350 bar) waren auf dem Dach untergebracht. Die Spitzengeschwindigkeit betrug bis zu 80 Stundenkilometer. Die Betankung dauert etwa zehn Minuten.

Die Generation von 2011 war der sogenannte SauberBus mit Radnabenmotoren, der über einen Hybridantrieb mit Energie versorgt wurde und speziell auf die Vorteile der Brennstoffzelle ausgelegt war. Zur Stromerzeugung und Speicherung standen zwei 70-kW-Brennstoffzellenmodule zur Verfügung, die für eine Lebensdauer von mindestens sechs Jahren oder 12.000 Betriebsstunden ausgelegt waren. Darüber hinaus waren wassergekühlte Lithium-Ionen-Batterien (250 kW) installiert, die über ein Rekuperationssystem Bremsenergie zurückgewinnen konnten. Auf diese Weise sollte der Verbrauch maximal 14 kg H2 pro 100 km betragen. Als Speicher befanden sich sieben GH2-Tanks mit insgesamt 35 kg Wasserstoff auf dem Dach.

In der Kölner Region ist seit 2011 ein 18-Meter-Stadtbus des Typs Phileas, der längste H2-Bus der Welt, im Alltagseinsatz. Der Phileas wurde ursprünglich von APTS als Diesel-Hybrid-Variante entwickelt, verfügt aber jetzt als Brennstoffzellen-Hybrid-Modell über ein BZ- sowie ein Batteriesystem. Er hat mitlenkende Hinterachsen und kann maximal 140 Fahrgäste befördern. Der Wasserstoff für die 300 km Reichweite pro Fahrt stammt aus dem Hürther Chemiepark Knapsack, wo er als Nebenprodukt der Chlor-Alkali-Elektrolyse anfällt.

In Hamburg folgten nach der Teilnahme am CUTE-Projekt ab 2011 im Projekt NaBuZ vier Brennstoffzellenhybridbusse (Evobus) und zwei Batteriebusse mit Brennstoffzelle als Range-Extender (Solaris). Neben dem Einsatz der Fahrzeuge standen die Aus- und Weiterbildung von Mitarbeitern aus der Fahrzeugtechnik (Hochvoltsysteme, Energiemanagement etc.) sowie des Fahrdienstes (Umgang mit dem Fahrzeug, Fahrgastinformation etc.) im Vordergrund. 2019 endete das Pilotprojekt und die Wasserstoffbusse wurden verkauft.

Mittlerweile bilanziert das Hamburger Verkehrsunternehmen Hochbahn: Für kurze Strecken (maximal 200 km) sind Batteriebusse näher an der Marktreife, aber für längere Strecken und als Range-Extender bleiben die Wasserstoffbusse relevant. Im Sommer 2020 hat Hochbahn eine Bestellung von bis zu 50 weiteren Wasserstoffbussen ausgeschrieben, die in den Jahren 2021 bis 2025 geliefert werden sollen. Zwei andere Städte haben sich 2020 schon für neue Wasserstoffbusse entschieden: Zehn Exemplare sollen nach Wuppertal gehen, 25 nach Köln. Der Hersteller ist in beiden Fällen Solaris aus Polen. Das polnische Unternehmen ist zugleich einer der wenigen Hersteller von marktreifen batterielektrischen Bussen.

 Abb. 49: Der Phileas-Bus auf der Hannover Messe
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Wissenswertes zum Thema Wasserstoff und Brennstoffzellen

Die Technik von gestern, heute und morgen

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