Neues Wasserstoff-Auto an der BTU

Dieses Wasserstoff-Fahrzeug besitzt keinen mit Wasserstoff betriebenen Verbrennungsmotor, sondern Brennstoffzellen. Diese wandeln Wasserstoff und Sauerstoff in elektrische Energie, die mit einer relativ kleinen Batterie als Zwischenspeicher die Elektromotoren antreibt. "Das System arbeitet im Betrieb CO₂-neutral", so Dr.-Ing. Dirk Goßlau. "Zudem können diese Fahrzeuge in deutlich kürzerer Zeit mit Wasserstoff betankt werden, als batterieelektrische Autos für das Nachladen brauchen."
Probleme bei der Nutzung der Wasserstoff-Brennstoffzelle als Antriebsquelle sind jedoch die schlechtere Energieeffizienz im Vergleich zu reinen E-Fahrzeugen sowie die herausfordernde Infrastruktur fürs Lagern und Transportieren bis hin zum Tanken des Brennstoffs. Zudem spielt die Herkunft des Wasserstoffs für die CO₂-Emissionen genauso wie der Herkunft der Elektroenergie bei reinen Batteriefahrzeugen eine gravierende Rolle, nur sogenannter grüner Wasserstoff bzw. regenerativ erzeugte Elektroenergie können zur CO₂-Neutralität beitragen.

Die Wissenschaftler am Fachgebiet Fahrzeugtechnik und -antriebe erforschen an einem Fahrzeug des Typs Toyota Mirai 2 dessen Reichweite unter realen Bedingungen und auf dem Rollenprüfstand. Sie hängt stark von der Fahrweise und den Umgebungsbedingungen ab. Faktoren wie Kraftstoffverbrauch, Scheibenenteisung, Heizleistung und Kaltstartverhalten bei tiefen Temperaturen wie zum Beispiel -25 Grad Celsius sind Teil der Untersuchung.

"Wir unterziehen das Fahrzeug den harten Versuchsanforderungen, die wir auch für konventionelle Fahrzeuge anwenden", sagt Dr.-Ing. Dirk Goßlau. "Ob auf dem Rollenprüfstand oder im Alltagseinsatz auf der Straße – die Versuche ermöglichen die objektive und profunde Beurteilung dieser Fahrzeuge", so Goßlau.

"Unser Lehrstuhl hat ausgewiesene Expertise in diesem Bereich, beispielsweise durch die mittlerweile 20jährige Zusammenarbeit mit Automobilherstellern, Ingenieurdienstleistern und Zulieferern."

Das Wasserstoff-Auto wird mit Messtechnik zur Energiebilanzierung ausgerüstet, so dass detaillierte Beurteilungen für verschiedenste Fahrzustände und Umgebungsbedingungen möglich sind. "An der Stelle muss eine ausgebildete und dafür zertifizierte Person das Fahrzeug spannungsfrei schalten", so David Bromberger. Das ist nur eine von sehr vielen neuen Anforderungen, die bei dieser Antriebstechnik auf uns zukommen. "Wir stehen vor der großen Herausforderung, die Sicherheit unserer Mitarbeiter beim Umgang mit Hochvolttechnik und Wasserstoff zu gewährleisten", so der Laborleiter des Lehrstuhls, David Bromberger. Zusätzliche Sensorik, um beispielsweise Explosionsgefahr zu erkennen in Kombination mit Schulungen ermöglichen dies.

Sowohl in das Fahrzeug als auch in die Messtechnik hat der Lehrstuhl fünfstellige Eigenanteile aus dem Erlös von Drittmittel-Industrieprojekten investiert, die Gesamtfinanzierung war mit Hilfe des Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE) möglich.

Grüner Wasserstoff

In der Natur kommt Wasserstoff fast ausschließlich in gebundener Form vor, beispielsweise als H₂O, also als Wasser. Soll Wasserstoff aber als Energieträger genutzt werden, muss er in die reine Form umgewandelt werden. Bei der Elektrolyse braucht es dafür Strom, der aus Wasser zwei Gase werden lässt: Sauerstoff und energiereichen Wasserstoff.
Und hier gibt es dann auch die Erklärung, warum von grünem, grauem, blauem oder violettem Wasserstoff die Rede ist. Je nachdem, wie der Strom gewonnen wird, ändert sich die Farbbezeichnung. Blauer Wasserstoff wird beispielsweise mit Erdgas gewonnen, grauer mit fossilen Brennstoffen, violetter mit Atomstrom. Emissionsfrei ist nur der grüne Wasserstoff, der mit Hilfe erneuerbarer Energien produziert wird.