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  Alternative Antriebe in Omnibussen der Daimler AG – Teil II
Sonstiges   Alternative Antriebe in Omnibussen der Daimler AG – Teil II
30.12.2008 von admin


Reine Verbrennung, aber heikle Materie: Wasserstoff als Energiequelle

Schon seit Beginn der Entwicklung alternativer Antriebssysteme in den späten sechziger Jahren hat Daimler-Benz Wasserstoff als möglichen Energieträger der Zukunft im Blick. Wasserstoff erreicht zwar nur etwa 25 Prozent der Energiedichte konventioneller Kraftstoffe. Dafür aber entstehen bei der Verbrennung keinerlei schädliche Emissionen: Wasserstoff reagiert mit dem in der Luft enthaltenen Sauerstoff zu reinem Wasser.

Das erste Problem, das es bei der Nutzung von Wasserstoff zum Zwecke des Fahrzeugantriebs zu bewältigen gilt, besteht in der Speicherung. Hochdrucktanks oder die Speicherung in flüssiger Form sind zur damaligen Zeit für den Einsatz im Fahrzeug nicht realisierbar: Zum einen sind strengste Sicherheitsvorkehrungen zu treffen, da sich der Wasserstoff im Falle eines Unfalls mit dem Luftsauerstoff zu einem explosiven Gemisch verbinden kann. Hinreichend sichere Druckspeicher hätten damals aber schon bei geringen Reichweiten ein hohes Gewicht. Eine Abkühlung auf –253° C würde wiederum einen unverhältnismäßig hohen Energieaufwand erfordern.

Schon 1967 vergibt Daimler-Benz daher einen Forschungsauftrag an das Genfer Battelle-Institut, um ein für den Fahrzeugantrieb taugliches Titanhydrid-Speichersystem zu entwickeln. Die Speicherung in Form einer Anlagerung des Wasserstoffs an Metallhydride stellt zur damaligen Zeit die einzig sichere Variante für den Fahrzeugantrieb dar. Wie das Protokoll der technischen Sitzung am 13. November 1967 festhält, stehen erste Ergebnisse damals bereits fest:

  • Durch Nickelzuschlag zum Titan wird eine Wasserstoffanlagerung erreicht und dadurch Aktivierungsenergie verabschiedet.
  • Bei den bisherigen Versuchen können bereits einige 100 mA/cm² bei konstanter Spannung 0,83 V erreicht werden.
  • Es sind bisher 1500 Ent- und Beladevorgänge mit einer Luft-Elektrode durchgeführt worden.
  • Das System arbeitet auch bei -20° C noch ohne Einschränkung.
  • Die Energie-Dichte des Titanhydrid-Speichers beträgt ca. 150 Wh/kg, d.h. sie ist damit etwa 5 x höher als die einer normalen Bleibatterie.
  • Titan und Nickel kosten heute etwa DM 10, - pro kg, und damit dürfte der Preis des Ausgangsstoffes recht interessant sein.
  • Die Kosten je installiertem kW liegen für den Titanhydrid-Speicher bei DM 150–200,–, für die normale Bleibatterie bei DM 600–800,–.

1975 ist es dann so weit: Zur IAA stellt Daimler-Benz den weltweit ersten wasserstoffgetriebenen Kleinbus mit Hydridspeicher vor. Aus der praktischen Erprobung des Fahrzeugs gewinnen die Entwickler weitere wertvolle Erkenntnisse, die zwei Jahre später in einen neuen Wasserstoff-Kleinbus einfließen.

City-Bus mit Wasserstoffantrieb: modifizierter Ottomotor und TN-Chassis

Auf der IAA 1977 stellt Daimler-Benz den neuen City-Bus mit Wasserstoffantrieb vor. Grundlage bildet ein Fahrzeug der neuen „Bremer“ Baureihe auf TN-Fahrgestell. Der modifizierte Ottomotor leistet 60 PS. Bei einem Tankgewicht von 200 Kilogramm beträgt die Reichweite 200 Kilometer. „Da aus Versorgungsgründen der Wasserstoffbetrieb in Ballungszentren beginnen muss, wurde zunächst das City-Bus-Projekt auf Basis der Mercedes-Benz Transporter in Angriff genommen“, heißt es in eine Pressemitteilung.

„Wasserstoff – Antrieb für die Zukunft“: So ist ein Informationsblatt zur IAA 1977 überschrieben, das das Projekt erläutert: „Im Hinblick auf die nur noch begrenzt vorhandenen Erdölvorräte untersucht Daimler-Benz die Einsatzmöglichkeiten von Alternativkraftstoffen. Dabei gewinnt Wasserstoff mit der Verwendung geeigneter Metallhydridspeicher, welche die bisher bekannten voluminösen und gefährlichen Speichermöglichkeiten (Hochdruckflaschen bzw. flüssiger Wasserstoff) ersetzen, erhöhte Bedeutung. Bei diesen Hydridspeichern, deren Entwicklung das BMFT fördert, handelt es sich um spezielle Metalllegierungen, die den Wasserstoff unter Wärmeabgabe aufnehmen. Abwärmezufuhr vom Motor setzt ihn dann wieder für den Fahrzeugantrieb frei.“

Das Raffinierte an dem neuen City-Bus besteht nun darin, die bei der Wasserstoffanlagerung entstehende und die zur Freisetzung notwendige Wärme in ein komplexes Wärmemanagement einzubinden, das die Abwärme des Motors nutzt und auch die Heizung und Klimatisierung des Fahrzeugs mit einbezieht. Zu Testzwecken sind fünf verschiedene Hydridspeicher in das Fahrzeug eingebaut, basierend auf den Materialien Titan/Eisen und Magnesium/Nickel. Diese arbeiten entweder als Hochtemperaturspeicher bei Temperaturen von 250 bis 300°C, oder als Tieftemperaturhydrid zwischen 80 und 90°C: „Grundsätzlich sind verschiedene Wege der Wasserstofffreisetzung möglich, nämlich durch das Kühlwasser des Motors, durch das Abgas des Motors oder aber durch die Wärme der Luft des Fahrgastraumes. Dadurch bieten sich interessante Möglichkeiten für die Fahrzeugklimatisierung, für die Wärmerückgewinnung und für die Abgaskühlung.“


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