CHIC: Brennstoffzellenbusse auf der Überholspur

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CHIC-Konferenz in London, © EE/CTE

Brennstoffzellenbusse stoßen keinerlei Luftschadstoffe oder klimarelevante Gase aus. Sie können einen kompletten Betriebstag absolvieren, ohne nachtanken zu müssen und bieten dem Betreiber die gleiche betriebliche Flexibilität wie Dieselfahrzeuge. Im Projekt CHIC (Clean Hydrogen in European Cities; 2010 bis 2016) wurden 54 Brennstoffzellenbusse und neun Wasserstofftankstellen im Alltag erprobt. Die Ergebnisse wurden unter anderem im Rahmen der Zero Emission Bus Conference am 30. November 2016 in London vorgestellt.

Im Projekt CHIC (s. auch HZwei-Heft Jan. 2014) wurden erstmals Brennstoffzellen-Hybrid-Busse in kleinen Flotten im Linienbetrieb eingesetzt. Die Fahrzeuge besitzen eine Batterie oder Superkondensatoren, die es möglich machen, eine Brennstoffzelle mit geringerer Leistung zu verwenden und den Betrieb des Fahrzeugs effizienter zu gestalten, u. a. durch die Rückgewinnung von Bremsenergie. Die dabei speicherbare Energiemenge ist deutlich kleiner als die Kapazität der Wasserstofftanks.

Zum Einsatz kamen Modelle von fünf verschiedenen Herstellern. Vorwiegend wurden Solo-Fahrzeuge mit 12 m beziehungsweise 13,2 m Länge verwendet, letztere mit drei Achsen, aber auch zwei Gelenkbusse (18 m). Sie besaßen Reichweiten bis zu 400 km und waren bis zu 20 Stunden pro Tag im Einsatz. Die Mehrzahl der Standorte wurde vom Fuel Cell and Hydrogen Joint Undertaking (FCH JU; s. Abb. 2, S. 23) gefördert.

Die Projektergebnisse sind in Berichten mit unterschiedlichen Fragestellungen dokumentiert und veröffentlicht [1]. Dazu gehören auch Empfehlungen für zukünftige Projekte, eine Untersuchung der Akzeptanz von Brennstoffzellenbussen im öffentlichen Nahverkehr sowie eine Bewertung ihrer Nachhaltigkeit. Zudem fand ein Dialogprozess mit Kritikern der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie statt. Alle im Folgenden genannten Zahlenwerte beziehen sich auf den Stand des Projekts Ende Juni 2016.

H2-Tankstellen

Mehr als 1.220 t Wasserstoff wurden an die Busse in rund 61.750 Tankvorgängen abgegeben. Die Betankung konnte schneller durchgeführt werden als in der Vergangenheit. Zumeist wurden weniger als zehn Minuten benötigt, um den Fahrzeugtank nach einem Tag im Linienbetrieb wieder aufzufüllen, im Mittel mit etwa 20 kg Wasserstoff.

Die Wasserstofftankstellen erreichten eine mittlere Verfügbarkeit von 97 %. Der niedrigste Wert eines Standortes lag knapp über 94 % und der beste bei 99,8 %. Das Projektziel lautete 98 % an jedem Standort. Diese Werte bedeuten eine wesentliche Verbesserung gegenüber dem Vorläuferprojekt HyFLEET:CUTE (s. HZwei-Heft Jan. 2010) mit einer mittleren Verfügbarkeit von 90 % sowie 61 % am Standort mit dem geringsten Wert.

Mehr als die Hälfte aller Ausfallstunden war wie schon in den Vorläuferprojekten auf Probleme mit Wasserstoffkompressoren zurückzuführen. Dabei waren die einzelnen CHIC-Städte sehr unterschiedlich betroffen: Ein Standort mit externer Anlieferung des Wasserstoffs in 500-bar-Hochdruckbehältern kam ohne eigenen Kompressor aus und konnte somit Probleme in dieser Hinsicht von vornherein vermeiden. In anderen Städten hingegen gab es trotz Redundanz Stillstandzeiten, also obwohl zwei Kompressoren parallel geschaltet wurden. Eine Ursache hierfür war eine Verunreinigung des Wasserstoffs im Kompressor und damit auch der nachfolgenden Komponenten (teils auch den Tanks der Busse), woraus Ausfallzeiten für deren Reinigung resultierten.

Brennstoffzellenbusse

Die Fahrzeuge legten mehr als 9,3 Mio. km zurück. Ihre Effizienz hat sich gegenüber der Vorgängergeneration unter anderem durch die Hybridisierung deutlich verbessert. Für die 12-m-Busse wurde eine Energieeinsparung von 26 % gegenüber äquivalenten Modellen mit Dieselantrieb erzielt. Während 12-m-Brennstoffzellenbusse in CHIC im Mittel 9 kg H2/100 km benötigten (300 kWh/100 km), waren es in HyFLEET:CUTE mit über 18 kg H2/100 km noch mehr als doppelt so viel.

Die mittlere Verfügbarkeit der Busse lag bei knapp 70 %. Das Ziel von 85 % wurde damit relativ deutlich verfehlt. Schwierigkeiten traten bei unterschiedlichen Komponenten auf, wobei die Brennstoffzellen keine dominierende Rolle spielten. Ferner waren die Wartungs- und Reparaturteams vor Ort nicht immer von Anfang an ausreichend geschult und nicht angemessen mit den Eigenschaften der hybridisierten und vollständig elektrifizierten Fahrzeuge vertraut. Zudem wirkten sich die derzeit unzureichenden Lieferketten für Ersatzteile nachteilig aus, wovon die Fahrzeuge aller Hersteller betroffen waren.

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Autor: Klaus Stolzenburg, Ingenieurbüro PLANET GbR, Oldenburg

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