emissionsfrei Brennstoffzellenpostauto. Ein emissionsfreier Antrieb für unsere Umwelt Fachtagung VÖV

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Jutta Schumacher
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1 emissionsfrei Brennstoffzellenpostauto. Ein emissionsfreier Antrieb für unsere Umwelt Fachtagung VÖV

2 Themen Antriebsvarianten CHIC Clean Hydrogen In European Cities Brennstoffzellenpostauto Wasserstofftankstelle Einstellhalle Sicherheit 2

3 In Zahlen 2013 Einheit Alle Fahrzeuge davon Brennstoffzellenpostautos Anzahl Fahrzeuge [-] 2' % Anzahl Linien [-] % Jahreskilometer km 107'900' ' % 5 Jahre Erfahrungsaustausch mit den CHIC-Partnern Betrieb Brennstoffzellenpostautos in Brugg 1 Wasserstofftankstelle ( + 1 mobile Tankstelle) neue Technologie erproben und integrieren 3

4 Antriebsvarianten Diesel-Hybrid Verbrennungsmotoren CO 2 Emissionen Batterie Brennstoffzellen- Hybrid Reichweite Quelle: Fuel Cell and Hydrogen Joint Undertaking, Präsentation Bert De Colvenaer 4

5 Brennstoffzellenpostauto 5

6 Wasserstofftankstelle = Produktionsanlage für Wasserstoff Brugg

7 Europäische Union Projekt CHIC - Clean Hydrogen in European Cities Die EU hat schon seit langer Zeit erkannt, dass die Mobilität und die fossilen Brennstoffe im Konflikt zu einander stehen und sich entschlossen eine neue Infrastruktur,ohne die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen, aufzubauen. Dazu werden verschiedene Projekte gefordert. PostAuto darf an einem dieser international beachteten Projekte teilnehmen. CHIC Clean Hydrogen in European Cities Link: 7

8 Warum Wasserstoff? Warum nicht? Wasserstoff = Treibstoff Für die Produktion benötigt man «nur» Leitungswasser und Strom Unabhängigkeit von fossilen Brennstoffen Produktion kann bei Stromüberschuss erfolgen (z.b. sonnig-windiger Tag) Produktionskette kann «sauber» erfolgen (Vergleich Ölbohrungen) Wasserstoff ist: nicht giftig, nicht gefährlicher als Benzin, wir sind «nur» den Umgang nicht gewohnt, Industrie arbeitet seit über 100 Jahren mit Wasserstoff (Härten von Stahl, Butterherstellung, Schmuck, ) Wasserstoff ist der Energiespeicher der Zukunft (Power to Gas) Reichweite von Batteriebussen zu gering Range Extander (Batterie-Nachladung) kann mittels Brennstoffzellen erfolgen 8

9 Brennstoffzelle Stromerzeugung Wasserstoff und Sauerstoff wird kontrolliert zusammengeführt. Wasserstoffatome können die Membran durchqueren. Die Elektronen werden zurückgehalten und müssen einen anderen Weg gehen. Wenn Elektronen fliessen, spricht man vom elektrischen Strom. 9

10 Brennstoffzellen-Hybrid neue Komponenten Kühlsystem Brennstoffzellen -System Hochvolt -Batterie H 2 Betankungsstutzen Wasserstoff- Tanks Hilfs -Komponenten Hinterachse mit Radnabenmotoren Der Link zum Brennstoffzellenpostauto-Film 10

11 Wasserstofftankstelle Brugg

12 Tanken Einfach und sicher (analog Gas) Tankinhalt = 35 kg-h 2 Betankungsdauer 5-10min Reichweite bis zu 400km Fahrzeug für den Tankvorgang geerdet. Erdung am Batteriekasten. + Infrarotschnittstelle 12

13 Tankstation Wasserstoffsensor Licht, ex-geschützt Bedienelement Tanksäule Erdung

14 Tankstation anmelden (Strom aus) erden betanken 14

15 Gefahrene Kilometer Fahrleistung -alle 5 Brennstoffzellenpostautos 40'000 1'000'000 35' '000 gefahrene Kilometer im Monat 30'000 25'000 20'000 15'000 10'000 Ziel: 27'500 km pro Monat 800' ' ' ' ' ' '000 5' ' Dez. 11 Jan. 12 Feb. 12 Mrz. 12 Apr. 12 Mai. 12 Jun. 12 Jul. 12 Aug. 12 Sep. 12 Okt. 12 Nov. 12 Dez. 12 Jan. 13 Feb. 13 Mrz. 13 Apr. 13 Mai. 13 Jun. 13 Jul. 13 Aug. 13 Sep. 13 Okt. 13 Nov. 13 Dez. 13 Jan. 14 Feb. 14 Mrz. 14 Apr. 14 Mai. 14 Jun. 14 Jul. 14 Aug. 14 Sep. 14 Okt. 14 Nov. 14 Dez. 14 Gesamt-Kilometer 15

16 Verbrauch Wasserstoff kg- pro 100km Verbrauch H2-kg / 100km Verbrauch vor neuem SR 0.00 Feb 13 Mrz 13 Apr 13 Mai 13 Jun 13 Jul 13 Aug 13 Sep 13 Okt 13 Nov 13 Dez 13 Jan 14 Feb 14 Mrz 14 Neues Software Release 16

17 Vergleich - Verbrauch Erfahrungen bei PostAuto Brennstoffzellen-Hybrid Diesel-Hybrid Diesel Seriell-Hybrid Paralell-HybridSeriell-Hybrid Wasserstoff kg pro 100km kwh pro 100km Diesel-Liter pro 100km ca. -25% ca. -10% Basis: 100% Wasserstoff in kwh Umrechung mit oberem Heizwert Faktor 39 H2-kg in Diesel Umrechnung mit Faktor 10.5 (Mittelwert zwischen Sommer-und Wintertreibstoff) Achtung: Vergleich der einzelnen Antriebe nicht trivial! Vergleich Brennstoffzellen-Hybrid-Bus sollte mit einem Diesel-Seriell-Hybrid verglichen werden. Oder einem Batterie-Bus (Verbrauch ca. 100kWh/100km, Wert ohne Klimatisierung Fahrgastraum) 17

18 Gesamtbetriebskosten Brennstoffzellen- Hybrid 18

19 Fazit Die Kosten der verschiedenen Antriebsvarianten werden sich (vermutlich) anpassen. Rein elektrisch betriebene Busse werden immer eine geringe Reichweite haben. Vermutung aus heutiger Sicht: Wenn man wirklich emissionsfrei unterwegs sein möchte, wird man Batterie betriebene Fahrzeuge mit einem Range Extender (aus Brennstoffzellen) fahren. 19

20 Auswahl Bus-Hersteller New Flyer APTL Wrightbus VanHool 20

21 Auswahl Wasserstofftankstellen Oslo AirLiquide Köln AirProducts Bozen - Linde Berlin - Linde Whistler AirLiquide Hamburg - Linde 21

22 Gelände Wildischachen Brugg 22

23 Wasserstofftankstelle Skizze Brugg Strassenansicht Postauto beim Tanken Druckspeicher 2 Kompressoren Elektrolyseur Wasserstoffspeicher Wasserstoff wird auf 410 bar komprimiert Aus Wasser und Strom wird Wasserstoff produziert. Anlieferung Wasserstoff mit 200bar Fachbegriff: Elektrolyse 23

24 Elektrolyseur Mittels Wasser und Strom Erzeugung von Treibstoff Wasserstoff Quelle: Hydrogenics 24

25 Stromverbrauch Wasserstofftankstelle Brugg 100% Netz Schwachlast Netz Hochlast 180'000 Verhältins Schwach zu Hochlast 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Jan 12 Feb 12 Mrz 12 Apr 12 Mai 12 Jun 12 Jul 12 Aug 12 Sep 12 Okt 12 Nov 12 Dez 12 Jan 13 Feb 13 Mrz 13 Apr 13 Mai 13 Jun 13 Jul 13 Aug 13 Sep 13 Okt 13 Nov 13 Dez 13 Jan 14 Feb 14 Mrz 14 Apr 14 Mai 14 Jun 14 Jul 14 Aug 14 Sep 14 Okt 14 Nov 14 Dez ' ' ' '000 80'000 60'000 40'000 20'000 0 kwh/monat 25

26 Gelände offenes Doppeldach für natürliche Entlüftung Abstellhalle Brennstoffzellenpostautos Wasserstofftankstelle 26

27 Einstellhalle Installationen Wasserstoffschnüffler offenes Doppeldach für natürliche Entlüftung Alarm Ex-Schutz-Leuchten an den Rolltüren Lüftungsschlitze Brandschutzwand + Brandschutztür Stromversorgung für Temperierung der Hochvoltkomponenten und 24-Volt-Kreislauf 27

28 Temperierungsdose Hochvolt-Komponenten sind temperaturempfindlich. Nachts werden die Brennstoffzellenpostautos an die Steckdose angeschlossen Hochvolt-Komponeten temperieren aufladen des 24V-Kreis 28

29 Stromverbrauch Depot Brugg (Heizen HV-Komponenten, Laden 24V Kreis) 4'000 3'500 Netz Hochlast Netz Schwachlast 3'000 2'500 kwh/monat 2'000 1'500 1' Mrz 12 Apr 12 Mai 12 Jun 12 Jul 12 Aug 12 Sep 12 Okt 12 Nov 12 Dez 12 Jan 13 Feb 13 Mrz 13 Apr 13 Mai 13 Jun 13 Jul 13 Aug 13 Sep 13 Okt 13 Nov 13 Dez 13 Jan 14 Feb 14 Mrz 14 Apr 14 Mai 14 Jun 14 Jul 14 Aug 14 Sep 14 Okt 14 Nov 14 Dez 14 Sommer Winter Sommer Winter 29

30 Sicherheit Wasserstoff-Flamme Kohlenstoffhaltiges Gas Wasserstoff-Flamme ist lang und spitz fast unsichtbar Da Wasserstoff unter Druck gespeichert ist, hört man das Austreten Wasserstoff-Flamme strahlt keine wärme ab! Flamme selber ist sehr heiss!!! Bei Verdacht auf Flamme, keine Hand oder anderen Körperteilen hineinhalten! 30

31 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Nikoletta Seraidou Projektleitung Brennstoffzellenpostautos Tel

32 Back up

33 Wasserstoff - Produktion + + Wasser und Strom Wasserstoff und Sauerstoff H H O + H H + O H 2 O + Strom Wasserstoff+ Sauerstoff Wasser = Wasser 2H 2 + O 2 2H 2 O

34 Sicherheit Fahrzeugbrand Wasserstoff Benzin nach 60 sec Leckage am Tank Leckage am Tank 1,6 mm Bohrung in der Benzinleitung Brandversuch der University of Miami in Florida (Dr. Michael Swain) 34

35 Kooperation Wasserstoffprojekte in der Schweiz Empa: Self Empa: hy.muve PSI: Belenos 35

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