Technik
25.06.2018

Wo Wasserstoff schon auf Schiene ist

In einigen Bereichen ist er die billigere und einfachere Variante der Elektrifizierung.

Als zwei junge Ingenieure 2012 ihrem Chef ihre Idee vorstellten, Züge mit Brennstoffzellen und Wasserstoff abgasfrei zu machen, warf er sie aus dem Zimmer, so Jörg Nikutta von Alstom bei der Vorstellung des emissionsfreien Regionalzuges Coradia iLint in Salzgitter. Doch nach zwei Jahren intensiver wirtschaftlicher und technischer Studien bekamen die zwei, die von Alstom nicht genannt werden, doch ihre Chance. Nur zwei Jahre später waren die ersten Prototypen fertig, heuer erfolgt die Homologation, 2018 werden die ersten zwei Prototypen-Züge auch im Passagierbetrieb in Niedersachsen unterwegs sein. Alstom hat mit dem Coradia iLint den weltweit ersten Brennstoffzellen-betriebenen Niederflur-Personenzug auf die Schiene gestellt.

-Probefahrt Anlässlich der Wasserstoff-Fahrt von Toyota wurde auch mit einer Runde ausgewählter Journalisten eine Teststrecke abgefahren. Die Fahrt verlief ohne Komplikationen, leise wie mit einer E-Lok.

-Plus/Minus Laut Alstom bietet das Konzept mehrere Vorteile:

Erstmals kann damit auch auf nicht-elektrifizierten Strecken Bremsenergie zurückgewonnen werden. Eine große Verbrauchseinsparung: Laut Alstom können dadurch ein bis zwei Drittel der eingesetzten Energie zurückgewonnen werden. Bremsen sei bei Zügen besonders energieintensiv und koste 25 % der eingesetzten Energie.

 

Das Konzept bietet auch wirtschaftliche Vorteile und ist vor allem für bisher nicht elektrifizierte Strecken interessant, wo derzeit Diesel-Loks fahren. In Deutschland betreffe das rund 40 % der Bahnstrecken, in Österreich laut ÖBB 27 %. Die Elektrifizierung samt Oberleitung koste pro Kilometer, so der Alstom-Manager, 2,2 Mio. €. Brennstoffzellenzüge sind zwar deutlich teurer als Diesel-Loks, über 10 Jahre würde sich der Mehrpreis jedoch amortisieren.

Brennstoffzellen-Loks seien auch viel leiser als Diesel-Loks.

Ihre Lebensdauer betrage 30 Jahre. Dazwischen müsste bei Bedarf nur die Membran in den Brennstoffzellen getauscht werden. Laut Alstom gebe es bereits Bestellungen für 60 Brennstoffzellen-Züge.

Auch in Österreich kann dies für Nebenstrecken eine interessante Alternative sein. Als Erstes entschied sich die Zillertalbahn, anstelle einer künftig notwendigen Elektrifizierung auf Brennstoffzellen-Loks zu setzen. Jedoch nicht von Alstom.

Die Technik

Der Coradia iLint basiert auf der Diesel-Lok der gleichen Reihe. Sie haben mit 140 km/h auch das gleiche Höchsttempo. Im Tank führt er mehr als 200 kg Wasserstoff (350 bar) mit, das soll für rund 1000 km reichen. Die Spannung beträgt 800 V. Im Boden des Zugs befindet sich zudem eine Lithium-Batterie für die Leistungsspitzen sowie für die Bremsenergierückgewinnung, aber auch als Rückfallebene, sollte die Brennstoffzelle ausfallen. Bei der Brennstoffzelle handelt es sich um eine PEM, wie sie etwa auch im Toyota Mirai ist. Genauere Daten wurden nicht verraten. Gegenüber dem vergleichbaren Dieselzug sinke mit Wasserstoff der -Ausstoß um 45 bis 100 %, je nachdem, ob der Wasserstoff aus Erdgas oder per Elektrolyse mit Ökostrom erzeugt wird.

Luftfahrt

Die Luftfahrt steht vor großen Herausforderungen, so Jörg Tappermann, Airbus. im ZAL (Zentrum für Angewandte Luftfahrtforschung) in Hamburg. Zu den größten zählen die Verfügbarkeit und Leistbarkeit des nötigen Treibstoffs sowie die Reduktion von Emissionen, vor allem der Stickoxide und des Lärms. Bis Verbesserungen sich aufs Weltklima auswirken, vergehen jedoch Jahrzehnte. Die Lebensdauer von Flugzeugen beträgt, so der Experte, 60 bis 95 Jahre.

 

Ein Batterie-elektrischer Antrieb als Ausweg scheint derzeit für Flugzeuge nicht praktikabel, mit Wasserstoff und Brennstoffzellen sieht es besser aus. Mit dem gleichen Gewicht und der gleichen Leistung fliege ein Flugzeug mit Batterie-elektrischem Antrieb einige Minuten, mit Wasserstoff aber einige Stunden. Kleine Regionalflugzeuge mit Wasserstoff werden bereits getestet.

-Drohnen Als Erstes dürfte der Brennstoffzellenantrieb jedoch als Hilfsaggregat oder als Antrieb für Drohnen eingesetzt werden. ZAL stellte vor ein paar Monaten Drohnen „für die wirtschaftliche Nutzung in der Metropolregion“ vor. Dazu kommen Kleinflugzeuge, wie sie etwa von Airbus als autonome Flugtaxis (ohne Pilot) in Kürze getestet werden sollen.

-Preis Fürs Entwickeln einer Brennstoffzelle als Hilfsturbine im Flugzeug („H2 to Torque“/ Wasserstoff zu Drehmoment) erhielt ZAL heuer den Innovationspreis in der Kategorie Emissionsreduktion. Dabei wird ein E-Motor direkt mit Brennstoffzellen und flüssigem Wasserstoff kombiniert. Airbus arbeitet vor allem mit Flüssigwasserstoff, weil damit mehr Energieinhalt bei weniger Gewicht realisierbar ist.