Brennstoffzellen für künftige Mobilitätskonzepte

Methanol Brennstoffzelle Mercedes Benz Necar. Bild: HDP / de.wikipedia.org

Anlässlich des VDE-Kongresses in Leipzig referierte Frau Prof. Angelika Heinzel von der Universität Duisburg-Essen über den Stand der Technik und die Zukunft der Mikrobrennstoffzelle. Fazit: Brennstoffzellen kleiner Leistung sind insbesondere eine Option als „range extender“, als Antrieb für Spezialfahrzeuge aber auch als dezentrale, stationäre Energieversorgung und damit als Ladestation für Elektromobile.

Membranbrennstoffzellen stehen mittlerweile von verschiedenen Anbietern zur Verfügung, werden aber in der Regel bestenfalls in Kleinserien und überwiegend noch manuell gefertigt. An der Verbesserung der Lebensdauer und der Kostenreduktion wird nach wie vor intensiv gearbeitet. Wegen der heute noch begrenzten Verfügbarkeit von Wasserstoff und der anspruchsvollen Speichertechnologien wird zusätzlich intensiv an der Reformierung fossiler und biogener Energieträger gearbeitet, um ein wasserstoffhaltiges Gasgemisch für Brennstoffzellen bereit stellen zu können. Die Komplexität der Reformierung steigt von Methanol über Ethanol, Erdgas, Flüssiggas, Diesel, Benzin und Kerosin.

„Die Zahl der heute bereits realisierten Spezialfahrzeuge mit Brennstoffzellenantrieb und Wasserstofftank zur Energieversorgung erstreckt sich von Gabelstaplern über Boote und Flurförderfahrzeuge bis hin zu Krankenfahrstühlen“, erläuterte Heinzel. Attraktiv sei ein emissionsfreier Antrieb für Boote in Ferienregionen wie etwa dem Bodensee oder der Hamburger Alster, wo bereits prototypische Boote in Betrieb seien. Eine weitere Option seien Hybridantriebe mit Brennstoffzellen als Range Extender. Aufgrund der Vielzahl möglicher Transaktionsanwendungen sei die optimale Konfiguration eines solchen Hybridantriebes zurzeit Gegenstand wissenschaftlicher Untersuchungen.

In der Hausenergieversorgung bieten Anlagen mit Brennstoffzellen zur Mikro-Kraft-Wärmekopplung wiederum große Vorteile bezüglich Energienutzungsgrad und CO2-Emissionen. Sowohl Systeme mit Membranbrennstoffzellen als auch mit Festoxidbrennstoffzelle (SOFC) stehen als Feldtestgeräte zur Verfügung. Die immer noch relativ hohen Investitionskosten erfordern allerdings möglichst lange Betriebszeiten und so wenig zusätzlichen Bezug von elektrischer Energie aus dem Netz wie möglich. So kann ein zusätzlicher elektrischer Verbrauch nur dann bedient werden, wenn auch für die erzeugte Wärme Bedarf besteht.

Neue Anwendungen in der Verkehrsleittechnik

Baustellenbeschilderungen und Signalanlagen werden in der Regel mit Batteriestrom versorgt. „Wegen der geforderten langen Betriebsdauer bieten sich Brennstoffzellensysteme als vorteilhafte Option an“,  berichtete Heinzel. In einer Zusammenarbeit der Universität Duisburg-Essen mit dem Duisburger Zentrum für BrennstoffzellenTechnik GmbH (ZBT) sei für diesen Einsatzzweck bereits eine Anlage mit einer mit Wasserstoff versorgten Brennstoffzelle entwickelt und erprobt worden. Für Anwendungen im Bereich der dezentralen Verkehrsleittechnik, also der Steuerung von Ampelanlagen, der Überwachung und Beeinflussung des Verkehrsflusses im städtischen Bereich und auf Fernstrassen, wird verstärkt der Einsatz von unterbrechungsfreien Stromversorgungen (USV) gefordert.

Nach Angaben von Frau Prof. Heinzel wurden die Systeme inzwischen in verschiedenen Feldversuchen getestet. So wurde bereits im Januar 2009 auf einem Fahrzeugtestgelände im nordschwedischen Arjeplog ein Betrieb unter extremen Winterbedingungen demonstriert. Eine weitere Aufstellung erfolgte im Verkehrsleittechnik-Testgelände des niederländischen Verkehrsministeriums an der Technischen Universität Delft.

Quelle: Rolf Froböse