AVL und FZ Jülich zeigen Brennstoffzellen-Energieversorgungssysteme für Lkw

Zunächst fürs Militär, dann für den maritimen und den Lkw-Sektor (Quelle: AVL List)
Zunächst fürs Militär, dann für den maritimen und den Lkw-Sektor (Quelle: AVL List)

Brennstoffzellen sind für Lastfahrzeuge ungeeignet, zumindest als Antriebsaggregat, aber bei der Bordenergieversorgung können sie sowohl zur Effizienzsteigerung als auch zur Lärmreduzierung beitragen. Bislang mussten Lkw während der Standzeiten den Dieselmotor laufen lassen, damit die Lichtmaschine ausreichend Strom (3 bis 10 kW) zur Versorgung der Fahrerkabine beziehungsweise der Kühlaggregate erzeugt. Mitte Februar 2013 meldete das Forschungszentrum Jülich, dass diese Arbeit zukünftig von einem Brennstoffzellensystem übernommen werden kann, und während der Hannover Messe präsentierte auch AVL List einen portablen Stromgenerator für Trucks.

Das FZ Jülich setzt auf Hochtemperatur-Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen, die direkt mit Diesel betrieben werden. Diese sollen eine umweltschonende, effiziente und leise Stromerzeugung ermöglichen, wenn Trucker in der Fahrerkabine ruhen und Kaffeemaschine, TV sowie Klimaanlage nutzen möchten. Diese Technik wurde eigentlich für Flugzeuge konzipiert, könnte aber als Erstes im Lkw-Sektor zum Einsatz kommen. Wie Prof. Ralf Peters vom Jülicher Institut für Energie- und Klimaforschung erläuterte, sind die gemeinsam mit Airbus entwickelten Hilfsstromaggregate insbesondere für amerikanische „Sleeper Trucks“ interessant, seit es in Kalifornien verboten ist, die Motoren während der Fahrpausen im Leerlauf zu betreiben.

Der erste Testbetrieb der 5 kW leistenden HT-PEM-Systeme verlief im Dezember 2012 erfolgreich. Nun sollen weitere Versuche auf dem Prüfstand folgen. Peters berichtete: „Wir streben den gemeinsamen Aufbau eines Demonstrationssystems für Nutzfahrzeuge an.“
Der wichtigste Vorteil von Brennstoffzellen ist die sehr viel höhere Effizienz: Dieselmotoren kommen im Generatorbetrieb (Leerlauf) nur auf knapp zehn Prozent Wirkungsgrad, selbst wenn der Strom in Akkus zwischengespeichert wird. BZ-Systeme erreichen trotz des vorgeschalteten Reformers, der den benötigten Wasserstoff aus dem Kraftstoff extrahiert, das Vierfache. Zudem arbeiten sie nahezu geräuschlos und schadstofffrei. Prof. Werner Lehnert, Leiter der HT-PEM-Abteilung, erklärte: „Hochtemperatur-PEM-Brennstoffzellen tolerieren einen Kohlenmonoxidgehalt von etwa einem Prozent im Reformatgas aus der Dieselreformierung ohne größere Leistungseinbußen.“

Demgegenüber favorisiert AVL Hochtemperaturbrennstoffzellen und verwendet dafür Stacks von Topsoe Fuel Cell aus Dänemark. Der Grazer Motorenentwickler, der seit 2002 an Festoxidsystemen arbeitet, forscht an einer maximal 4 kWel leistenden, mobilen USV-Einheit. Die SOFC-APU, die für den österreichischen Staatspreis Innovation 2013 nominiert war, wandelt Diesel mit 30 Prozent Wirkungsgrad in Strom um und kann bis zu 10 kW thermischer Leistung abgeben. Mögliche Einsatzgebiete sieht Jürgen Rechberger, Entwicklungsleiter bei AVL List, neben dem Lkw-Sektor auch bei Campingfahrzeugen, kleinen Yachten sowie in ökologisch sensiblen Naturregionen. Eine erste nicht-exklusive Lizenzvereinbarung für eine Anwendung im Militärsektor schloss AVL bereits 2012 mit dem niederländischen Unternehmen HyRef Power BV. Als Zielmarke für den Produktstart hält Rechberger derzeit das Jahr 2016 für realistisch.

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