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StartseiteForschung aktuellBesen kehrt mit Wasserstoff13.01.2011

Besen kehrt mit Wasserstoff

Schweizer Kommunalfahrzeug mit Brennstoffzellen-Antrieb

Technik. - Je mehr Städte ihre Zentren mit Umweltzonen für Fahrzeuge mit hohen Emissionen sperren, desto dringender wird eine Lösung für die städtischen Fahrzeuge, die oft noch mit ältlichen Dieselmotoren ausgestattet sind. An der Schweizer Materialprüfungsanstalt Empa wird ein Brennstoffzellenantrieb für Kehrmaschinen erprobt.

Von Thomas Wagner

Umweltzonen werden auch für städtische Fahrzeuge zum Problem. (AP)
Umweltzonen werden auch für städtische Fahrzeuge zum Problem. (AP)

"Im Prinzip ist das nichts anderes als ein riesengroßer Staubsauger, in dem man hinein sitzen kann und durch die Gegend fahren kann und den Dreck aufnimmt, der da auf der Straße rumliegt."

Simon Tischhauser ist Elektroingenieur an der Eidgenössischen Materialprüfungsanstalt Empa in Dübendorf bei Zürich. "hy muve" heißt dieses Fahrzeug. Das steht für "hydrogen-driven municipial vehicle." Das Fahrzeug, das er gerade gestartet hat, ist ein Prototyp eines so genannten Kommunalfahrzeuges.

"Also diese drei Besen, die wischen quasi den Dreck aus dem Bereich vor dem Fahrzeug in die Mitte. Und dann geht es über den Saugmund in den Kehrgutbehälter hinein."

Das Besondere an dem Prototyp: Motor, Kehrmaschine und Vakuumpumpe werden nicht mit einem Verbrennungsmotor, sondern mit Elektromotoren betrieben. Und das macht bei einer Kehrmaschine energetisch in besonderer Weise Sinn. Christian Bach, Projektleiter bei der Empa Dübendorf:

"Elektrische Leistungsverteilung und Brennstoffzellensysteme haben wesentlich höhere Wirkungsgrade. Das bedeutet, dass wir bei einem solchen Fahrzeug mit 16 Kilowatt Leistung auskommen, während ein mit Verbrennungsmotor angetriebenes Fahrzeug über 50 Kilowatt Leistung braucht"

Ein Elektromotor hat im Betrieb eines Kommunalfahrzeuges einen mehr als doppelt so hohen Wirkungsgrad wie ein Dieselmotor. Das Problem ist nur: Woher den Strom nehmen für die elektrobetriebene Kehrmaschine? Die nämlich muss einen ganzen Tag lang unterbrochen in Funktion sein. Mit Batterien ist das nicht zu schaffen, erklärt Christian Bach:

"Wir haben das berechnet. Das würde etwa eineinhalb Tonnen Leistungsbatterien verursachen. Das ist natürlich nicht denkbar. Dann hätte man keinen Platz mehr, Kehrgut aufzunehmen. Das macht einfach keinen Sinn."

Der Strom kommt deshalb bei dem Prototyp… aus der Flasche! Hinter dem Führerhaus stehen, in einem Zwischenbehälter, drei Stahlflaschen mit insgesamt 7,5 Kilogramm Wasserstoff. Unter der Ladefläche integriert: Eine längliche Brennstoffzelle, die mit dem Wasserstoff gespeist wird. Es handelt sich dabei um eine so genannte "kalte Brennstoffzelle", die mit einer Betriebstemperatur von etwa 60 Grad arbeitet. Bei der elektrolytischen Reaktion des Wasserstoffs mit Sauerstoff entsteht elektrischer Strom. Und der treibt die Systeme des Fahrzeuges an. Als direkte Abgase entsteht nur Wasserdampf. Umweltfreundlicher geht es kaum, heißt es bei der Empa: Selbst wenn der Wasserstoff konventionell aus Erdgas gewonnen wird, liegt der CO2-Ausstoß bei der Wasserstoffgewinnung um rund 40 Prozent unter jenem Wert, den ein Dieselmotor in der Kehrmaschine emittieren würde. Wird der Wasserstoff aber CO2-frei aus erneuerbaren Energien gewonnen, beispielsweise durch Elektrolyse von Wasser mit Hilfe von Solarstrom, fällt die Ökobilanz noch besser aus. Ein halbes Jahr lang kehrte "hy.muve" wasserstoffbetrieben die Straßen und Gehwege in Basel.

"Also good news ist, dass das Fahrzeug konzeptionell funktioniert. Die Leistungsfähigkeit ist gut, sogar teilweise besser als beim konventionellen Fahrzeug. Der Geräuschpegel ist wesentlich niedriger, was eine niedrigere Lärmbelastung der Fahrer bedeutet. Und die energetischen Ziele, nämlich eine Halbierung des Verbrauches, konnten wir auch erreichen."

Allerdings ergaben sich während des Testbetriebes Probleme mit der Zuverlässigkeit – Kinderkrankheiten, aber keine systemrelevanten Schwierigkeiten, heißt es dazu bei der Empa in Dübendorf. Dort arbeiten die Techniker an der Optimierung der Systeme. Danach steht ein weiterer, zweijähriger Praxistest in vier Schweizer Städten an. Eine spätere Serienfertigung kann sich Projektleiter Christian Bach gut vorstellen.

"Wenn man in Städten Umweltzonen einrichtet, wo Verbrennungsmotoren dann gar nichts mehr zu suchen haben, bleibt das die einzige Alternative, eben solche Antriebe für Kommunalfahrzeuge anzuwenden. Man will emissionsfreie Fahrzeuge in den sensiblen Innenstädten, wo die Luftbelastung hoch ist, haben. Und da gibt es im Bereich der Kommunalfahrzeuge noch keine Alternative."

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