driven municipal Christian Bach Abteilungsleiter Verbrennungsmotoren

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1 hy.muve hydrogen driven municipal vehicle Christian Bach Abteilungsleiter Verbrennungsmotoren Ma terials Science & Technolog y Das hy.muve-projektteam 18 Institutionen/Firmen, 57 Personen Empa: Peter Schlienger, Jean-Yves Favez, Martin Weilenmann, Philippe Novak, Jan Stilli, Simon Tischhauser, Christian Bach PSI: Felix Büchi, Thomas Gloor, Akinori Tsukada, Silvia Ulli-Beer, Stephan Walter CCEM: Alexander Wokaun, Philipp Dietrich BFE: Stefan Oberholzer Bucher: Alex Koch, Stefan Moor, Tom Dickenmann, Stefan Näf, Roman Meier, Thomas Hollinger, Isabelle Mühlheim, Benedikt Brem, Idriss Aissaoui Proton Motor Fuel Cell GmbH: Thomas Melczer, Felix Heidelberg, Joachim Krömer, Jürgen Kraft, Bernd Bauer, Wolfram Achtert, Mario Wohlwender, Manfred Limbrunner, Arthur Mucsi-Balint Brusa Elektronik AG: Beat Graf, Arno Mathoy, Walter Haas Messer Schweiz AG: Hans-Michael Kellner, René Berger asa: Peter Wehrlin STVA Zürich: Emmanuel Schubiger, Rudolf Streuli Electrosuisse: Hermann Gull EGI: Kaspar Seiler TÜV Süd: Bastian Babin SUVA: Silvan Aschwanden Basel: Christoph Brutschin, Dominik Keller, Viviane Joyce, Christian Blaim, Francois Petitpierre, Alexander Isenburg, Marc Etterlin Novatlantis: Roland Stulz, Stephan Lienin, Samuel Perret - Thuba: Roger Fivaz Sicherheitsinstitut Basel: Felix Geissmann Ma terials Science & Technolog y 1

2 Das hy.muve-projektfahrzeug Bucher CityCat H 2 Ausgangslage Weshalb sich etwas ändern muss Klimaveränderung Versorgungs- Abhängigkeit Welt- Energiehunger Luftbelastung in Städten Signifikante CO 2 -Reduktion Neue einheimische Treibstoffe Diversifizierung Umstieg auf erneuerbare Energie Zero-Emission Vehicles 2

3 Wasserstoffbetriebenes Kommunalfahrzeug Verdopplung der Energieeffizienz + Kommunalfahrzeug Brennstoffzellenantrieb Einsatz in sensiblen Bereichen (Fussgänger, Hallen) Neue Technologien erlauben Innovationen Kondensationskern für Wasserstofftechnologien in der Praxis Das hy.muve-antriebskonzept Diesel-Hydraulik Wasserstoff-Elektro Elektro-Antrieb Diesel Motor 55 kw Antriebsräder 28 kw v,f H 2 H 2 Dieseltank 2 kw Brennstoff- zellen- system 12 kwh Leistungsbatterie (Li-Po) 28 kw M ~ 7 kw M ~ Fahrantrieb Sauger 7 kw Sauger Zusatzaggregate: kw Bürsten, Lenkung, Bremsen bar 5 kw M ~ Zus.- Klima- Hydr. anlage <1 kw 12V Batterie Dieselmotor/Hydraulikantrieb Wasserstoff-BZ/Elektroantrieb 3

4 Spezifizierung der Bauteile Längsdynamikmodell fürf r typischen Einsatz Geschwindigkeitsprofil 2% Transferfahrten 8% Reinigungsfahren + Topografisches Profil Annahme: Steigungsverteilung des Kantons Zürich Leistungsbedarf Antrieb daraus abgeleitet: - Leistungsverteilung - Energiespeicherung - Kühlbedarf - Geschwindigkeit Leistung kw Leistung Steigung in kw Leistung in kw Geschwindigkeit [km/h] Steigung [%] Zeit in h P_Antrieb [kw] Zeit in h Zeit in h Energie- und CO 2 -Bilanz Längsdynamikmodell fürf r typischen Einsatz Fahrzeug Fahrzeug + Wasserstoffbereitstellung Energetic TTW fuel consumption in MJ/h 4 MJ/h 35 MJ/h 3 MJ/h 25 MJ/h 2 MJ/h 15 MJ/h 1 MJ/h 5 MJ/h MJ/h 249 MJ/h Diesel hydraulic 119 MJ/h FC/battery hybrid Energetic WTW fuel consumption in MJ/h 4 MJ/h 35 MJ/h 3 MJ/h 25 MJ/h 2 MJ/h 15 MJ/h 1 MJ/h 5 MJ/h MJ/h WtW Energy 287 MJ/h 21.6 kg/h Diesel hydraulic WtW CO2 23 MJ/h 13.4 kg/h FC/battery hybrid WTW-CO2-Emissionen in kg/h Halbierung des energetischen Verbrauchs 4% niedrigere CO 2 -Bilanz selbst bei konv. H 2 -Produktion ( worst case ) 4

5 Ausblick Wie geht es weiter Parametrisierung des BZ-Systems Abstimmung der on-board-stromproduktion im BZ-System auf den realen Betrieb, Optimierung des Zusammenspiels Batterie BZ-System Optimierung von Ein-/Ausschaltprozeduren, Anpassung der Sicherheitskonzepte an den realen Betrieb Schulung der Fahrer der Stadtreinigung und Betreuer der Regiebetriebe (Werksareal) Start der Praxiserprobung in der Stadt Basel im Frühsommer Einsatz des Fahrzeuges auf öffentlichen Strassen durch Stadtreinigung Sozio-ökonomische Begleitung des Fahrzeug-Einsatzes im Rahmen einer Dissertation am PSI Technologie-Monitoring (Untersuchung des Betriebs- und Alterungsverhaltens) Zusammenfassung hy.muve-projekt Die Klimaveränderung und die Energieversorgungsabhängigkeit gewinnen laufend an Bedeutung. Die Bereitschaft wie auch die Notwendigkeit für radikalere Lösungen steigt. Wasserstoffantriebe sind für Fahrzeug-Anwendungen mit höherer Reichweite- /Betriebsanforderung und/oder begrenzter Betankungszeit neben anderen Antriebskonzepten wie Elektro- und Biogasfahrzeugen als zukünftige Antriebe in Diskussion. Ziel des hy.muve-projektes ist der Weg der Brennstoffzellentechnologie vom Labor auf die Strasse und das Generieren von Erfahrungen im praktischen Alltag. Das Projekt soll die Schaffung von Planungsgruppen in der Praxis für die Realisierung von Wasserstofftankstellen in der Schweiz initiieren und als Türöffner für weitere Wasserstoffprojekte dienen. 5

6 Besten Dank fürf r Ihre Aufmerksamkeit! Das Projektteam dankt allen Stellen, die das Projekt ermöglicht haben: Empa, PSI, Proton-Motor Fuel Cell GmbH, Brusa Elektronik AG, Messer Schweiz AG, Kompetenzzentrum für Energie und Mobilität im ETH-Bereich (CCEM), Bundesamt für Energie, Stadt Basel, Novatlantis und Stadt St. Gallen sowie allen Stellen, die die Realisierung fachlich unterstützt haben: Suva, Vereinigung der Strassenverkehrsämter asa, Strassenverkehrsamt des Kantons Zürich, Electrosuisse, Thuba, Sicherheitsinstitut Basel, Feuerwehr und Feuerpolizei Basel Weitere Informationen: christian.bach@empa.ch 6