Die Wasserstoffkette

Ende Januar startete in Brüssel offiziell das Projekt HyChain. Mehr als 150 wasserstoffbetriebene Fahrzeuge sollen bis 2010 in vier Regionen Europas getestet werden. Spannend ist die innovative Logistik: zur Versorgung werden austauschbare Zylinder eingesetzt.

24. Februar 2006

HyChain-Minitrans ist eines von drei Großprojekten der European Partnership ‚Hydrogen for Transport’. Ziel ist es, den Elektrofahrzeugen, die am häufigsten im städtischen Nahverkehr genutzt werden, eine zusätzliche Energiequelle in Form einer wasserstoffbetriebenen Brennstoffzelle zur Verfügung zu stellen. In den vier ausgewählten europäischen Regionen Rhône-Alpes in Frankreich (Grenoble Alpes Métropole), Emilia Romagna in Italien (Modena), Castilla y León in Spanien (Soria und León) sowie Nordrhein-Westfalen (Emscher-Lippe-Kreis) sollen insgesamt 158 Fahrzeuge getestet werden, im Einzelnen:

• 40 Brennstoffzellen (BZ) à 0,25 kW; von Masterflex entwickelt und in Dreiräder in Deutschland eingebaut

• 34 BZ à 0,5 kW; von Axane und Paxitech entwickelt und von Besel in Rollstühle in Spanien eingebaut

• 30 BZ à 1 kW, von MES-DEA entwickelt und von Rucker, Besel und Derbi in Motorroller in Spanien eingebaut

• 44 BZ à 2,5 kW wurden von Axane entwickelt und von VEM in kleine Nutzfahrzeuge in Italien eingebaut,

• 10 BZ à 10 kW; von Hydrogenics entwickelt und in Minibusse in Deutschland eingebaut.

Beteiligt sind 24 Unternehmen aus den vier Partnerländern. Die Projektleitung liegt beim französischen Produzenten technischer und medizinischer Gase Air Liquide, der zudem mit seiner 100-Prozent-Tochter Axane vertreten ist.

Das Optimierungspotenzial bei Elektrofahrzeugen im Stadtverkehr ist groß: Die Motoren heutiger Elektrovehikel werden mit Batterien betrieben, die nur eine bestimmte Energiemenge speichern und so auf eine Reichweite von 50 bis 150 km begrenzt sind. Dagegen ist ein mit Wasserstoff und Brennstoffzelle betriebenes Fahrzeug in der Lage nahezu das Dreifache an Kilometern zurückzulegen, ohne aufgeladen werden zu müssen. Die Reichweite steigt somit auf bis zu 300 km.

„Die Hybridfahrzeuge mit gleichzeitiger Nutzung von Batterie und wasserstoffbetriebener Brennstoffzelle werden eine mindestens drei Mal größere Reichweite haben und können sofort wieder mit Energie aufgeladen werden“, berichten die Verantwortlichen des HyChain-Projektes. Dazu komme, dass sich das Gewicht des kleinen Elektro-Nutzfahrzeugs um 25 % reduziere, da die Anzahl der Batterien, die einen Großteil des Fahrzeuggewichts ausmachen, halbiert werden könne.

„Dieses Projekt bietet allen beteiligten Partnern die Möglichkeit, Tests unter realen Bedingungen durchzuführen und sich dabei in erster Linie auf unser Know-how im Bereich Wasserstoff zu stützen“, sagte François Darchis, Mitglied des erweiterten Vorstands der Air Liquide beim offiziellen Projektstart. Das Projekt sei zudem von großer gesellschaftlicher Bedeutung, denn ein wichtiges Ziel sei es, in Europa einen „neuen Industriezweig unter vollständiger Einbeziehung einer gut informierten Öffentlichkeit zu fördern und hierbei die zukünftigen Vorschriften für umweltfreundliche Technologien mit zu entwickeln.“

Dem pflichtete auch NRW-Staatssekretär Dr. Jens Baganz bei: Das HyChain-Projekt sei ein wichtiger Schritt für den Eintritt in frühe Märkte. Dies sei insbesondere deshalb wichtig, da es noch 10 bis 20 Jahre dauern würde, bis die Brennstoffzellen-Technologie marktreif sei. Die Aufgabe sei schon heute in Nischenmärkten aktiv zu sein, und hier sei der internationale Kontext, wie in diesem Projekt, wichtig.

Innovativ ist die Wasserstoff-Infrastruktur, die in den vier Partnerregionen aufgebaut wird. Sie basiert auf dem Konzept des Austauschs leerer Zylinder gegen volle. Um den Wasserstoff maximal zu nutzen, werden die Fahrzeuge mit mehreren Behältern ausgestattet. Wasserstoff wird nacheinander aus diesen Einzelbehältern verbraucht. Sobald ein Behälter leer ist, tauscht der Fahrer ihn an einer speziell hierfür vorgesehenen ‚Wasserstoff-Ausgabestelle’ gegen einen vollen aus.

„Diese werden zunächst als automatische Verteilerstationen im Rahmen des Projekts entwickelt. Der Fahrer kann dann sofort weiterfahren“, erläutert Air Liquide. Für die Versorgung der 158 Fahrzeuge werde man 2.000 Behälter bereitstellen, und zwar 900 Zylinder à 20 l gefüllt mit 300 bar Wasserstoff sowie 1.120 Zylinder à 2 l, gefüllt mit 700 bar Wasserstoff.

Die Zylinder sind mit einer neuen Technologie namens ‚Clip On’ ausgestattet, die Air Liquide in seinen Forschungszentren entwickelt und patentiert hat. Dabei sei der gesamte Mechanismus zur Nutzung (Druckminderer, Sicherheitsventil und Anschlüsse) in den Zylinder integriert und ermögliche somit jedem Nutzer einen einfachen und sicheren Austausch, berichtet das französische Unternehmen.

Tausend Hochdruckzylinder mit 70 bar pro Tag abfüllen

Am Standort Marl in NRW hat Air Liquide Deutschland dazu eine neue 700-bar-Abfüllung errichtet. Die nach eigenen Angaben „weltweit einzigartige Abfüllanlage“ ist in der Lage, zukünftig bis zu 1.000 Hochdruckzylinder mit einem Fülldruck von 70 bar pro Tag zu beschicken.

Die Zylinder können bei einem geometrischen Volumen von nur zwei Litern und einem Gesamtgewicht von weniger als 5 kg etwa einen Kubikmeter Wasserstoff speichern - wesentlich mehr als die bisherigen 200- oder 300-bar-Wasserstoffspeicher. Air Liquide ist sich sicher, dass „das niedrige Gewicht und der geringe Platzbedarf, die einfache und sichere Handhabung sowie die flächendeckende Verfügbarkeit die mobilen und portablen Anwendungen von Brennstoffzellen bis zu etwa einem kW zum Durchbruch verhelfen werden“.

Die Zylinder bestehen aus einem inneren Edelstahlbehälter, der mit einer Ummantelung aus Kohlenstofffasern und Epoxidharz versehen ist. Eine Multifunktions-Armatur ermögliche eine einfache und sehr sichere Handhabung.

Schon heute betreibt der französische Konzern in Marl die größte Wasserstoff-Abfüllung Europas. Die Umbaumaßnahmen zur Integration der neuen 700-bar-Abfüllung sind bereits abgeschlossen. Insgesamt betragen die Investitionen für die Anlage und die 2-Liter-Kartuschen inklusive Fördermittel des Landes NRW rund 1,3 Mio. €. Air Liquide trage dabei den Löwenanteil, betont das Unternehmen. Die Anlage soll, sobald die Testläufe und die Zertifizierung der Hochdruckzylinder abgeschlossen sind, voraussichtlich Ende dieses Jahres in Betrieb gehen.

Zum Einsatz im HyChain-Projekt kommen die innovativen Kartuschen wohl erst ab dem Jahre 2008, denn in diesem und nächsten Jahr steht die Produktion der Fahrzeuge und die Entwicklung der Infrastruktur im Vordergrund des Projektes. 2008 bis zum Projektende 2010 sollen dann die Fahrzeuge in den Regionen unter realen Bedingungen getestet werden. Im EU-Kontext wird HyChain fest verankert werden. Das zeigt die Tatsache, dass das Projekt mit den beiden weiteren großen Wasserstoff-Pilotprojekten Cute und Zero Regio verknüpft wird.

Erschienen in Ausgabe: 01/2006