Prüfstand für Brennstoffzellen bis 150 kW Leistung. Fahrzeug, Fahrer und Fahrzyklus werden auf Softwareebene nachgebildet.
So sieht ein Brennstoffzellenbündel aus. Das Thermomanagement ist der heikelste Punkt bei den Untersuchungen.
Wenn vom Elektroauto die Rede ist, dann ist meistens das batterieelektrische Auto gemeint. Und ganz schnell kommt man zur Reichweite und zu der Frage, ob es denn genügend Ladestationen gäbe. Auch die Dauer des Ladevorgangs ist ein Brennpunkt in den Diskussionen. Dabei ist eines sicher: Wer vom Kohlenstoffverbrennen weg möchte, kommt ohne Elektroantrieb nicht aus. Und da gibt es noch eine Möglichkeit, die den hohen Wirkungsgrad des Elektroantriebs mit der Einfachheit des Betankens wie bei einem Benzin- oder Erdgasauto kombiniert: die Wasserstoffbrennstoffzelle.
Auch wenn der Wasserstoff im Umgang nicht ganz einfach ist, so sind doch einige Punkte mittlerweile klar: Gelagert wird der Wasserstoff in Druckbehältern mit 700 bar. Damit lassen sich vom Verbrennungsmotor her gewohnte Reichweiten realisieren.
Frage der Sinnhaftigkeit
Toyota und Hyundai bieten bereits Fahrzeuge mit Wasserstoffbrennstoffzelle an, Tankstellen gibt es aber nur vereinzelt. Es stellt sich aber die Frage, ob sich der Aufwand für die Brennstoffzelle überhaupt lohnt, wenn immer mehr Autos mit Batterien auf den Markt kommen, die bereits mehrere hundert Kilometer Reichweite aufweisen. Doch die Formel ist einfach: Bei hohen Lasten, hohen Geschwindigkeiten und tiefen Temperaturen schrumpft die Reichweite einer Batterie erheblich. Man kann davon ausgehen, dass sie bei 120 km/h gegenüber 90 km/h nahezu halbiert wird.
Und hier ist die große Chance der Brennstoffzelle. Es ist anzunehmen, dass künftig kleine Autos für den urbanen Bereich mit Batterien auskommen werden, doch je größer ein Auto – bis hin zum Lkw –, umso eher werden wir die Brennstoffzelle vorfinden.
Entwicklungskosten
Die Entwicklung von Brennstoffzellen ist aber eine sehr teure und aufwendige Angelegenheit. Vor allem geht es darum, dass Brennstoffzellen bei starker Belastung auch sehr leicht abbrennen – ein enormer Schaden, und man weiß dann oft nicht einmal, warum. Um dieses Risiko gegen null zu senken, ist eine genaue Beobachtung der Brennstoffzellen-Stacks im gesamten Betrieb notwendig. Und das macht man am besten auf einem Prüfstand. Heutzutage sind das nicht mehr finstere ölverschmierte Kammerln, sondern blitzsaubere Räume in Containerbauweise, klimatisiert und hell erleuchtet.
Virtuell anwesend
Die AVL List in Graz hat nun gemeinsam mit der Technischen Universität einen Prüfstand zur Brennstoffzellenentwicklung gebaut. Er hat 2,3 Millionen Euro gekostet, davon stammen 1,3 Millionen aus Förderungen und eine Million von der AVL. Hier können Brennstoffzellen bis 150 kW Leistung getestet werden. Die Klimakammer ermöglicht Temperaturen von minus 40 bis plus 85 Grad und Feuchten von zehn bis 95 Prozent.
Die dazugehörigen Fahrzeuge brauchen nur virtuell anwesend zu sein: Fahrzeug, Fahrer und Fahrzyklus werden auf Softwareebene in Echtzeit nachgebildet. Dabei geht es um Energie- über Thermomanagement und um Fahrzeugintegration bis hin zur Untersuchung des dynamischen Verhaltens, des Kaltstartverhaltens und des Alterungsverhaltens von Brennstoffzellensystemen. (Rudolf Skarics, 22.1.2017)