Gerade für Nutzfahrzeuge ist grüner Wasserstoff als Treibstoff für die Brennstoffzelle in LKWs eine sinnvolle Alternative. Das Problem bisher: die dafür notwendigen Tanks sind groß und brauchen viel Platz, weshalb die LKW-Karosseriecharakteristik mitunter sogar verändert werden muss. Abhilfe kommt jetzt „made in Austria“: Die Salzburger Aluminium Group (SAG) hat in Zusammenarbeit mit Daimler Truck ein Kryotanksystem entwickelt, in dem der Wasserstoff im flüssigen Zustand gelagert werden kann. Flüssiger Wasserstoff benötigt weniger Füllvolumen und damit steigt die Reichweite des Fahrzeugs.
„Nur mit flüssigem Wasserstoff erreichen wir eine ähnliche Leistungsfähigkeit wie beim konventionellen Diesel-LKW, nämlich 1.000 Kilometer und mehr. Und nur damit ist die Praxistauglichkeit vor allem im schweren Fernverkehr gegeben.“ So erklärt Johannes Winklhofer, Head of R&D bei SAG, die Motivation des Unternehmens. Das entwickelte LH2-Kryotanksystem wird derzeit in einem brennstoffzellenbetriebenen Prototyp des Mercedes-Benz GenH2 Truck intensiv getestet. In flüssiger Form ist Wasserstoff (LH2) ein sehr effizienter Energieträger mit hoher Energiedichte.
Karin Exner-Wöhrer, CEO der SAG, ist überzeugt, dass flüssiger Wasserstoff in der klimaneutralen Mobilität ein Gamechanger werden wird. SAG entwickelt bereits seit mehr als zehn Jahren Kryotanks für Flüssiggas (LNG) und Aluminiumtanks für LKWs, mit dem Entwicklungspartner Daimler Truck konnte in vergleichsweise kurzer Zeit das Know How auf Tanksysteme für H2-LKWs übertragen werden. Im doppelwandigen, vakuumisolierten Edelstahltank wird der Wasserstoff konstant auf minus 253 Grad Celsius gekühlt, wodurch er sich verflüssigt. Ein spezielles, für extrem niedrige Temperaturen ausgelegtes Ventilsystem sichert die zuverlässige Versorgung der Brennstoffzelle mit Wasserstoff.
Wasserstoff ist – bei Herstellung über Elektrolyse mittels grünem Strom – eine CO2-neutrale Alternative zum Dieselkraftstoff. Da im LKW-Verkehr mit komprimiertem gasförmigen Wasserstoff nur eine relativ geringe Reichweite erzielt werden kann, setzen immer mehr OEMs auf flüsigen Wasserstoff. Das Kryotanksystem von SAG wird daher für den Weltmarkt entwickelt und soll einen wichtigen Beitrag in Richtung Green Mobility im LKW-Verkehr leisten.
Quelle: SAG – SAG x Daimler setzen Meilenstein in Richtung Green mobility bei LKW
Lassen wir den FCEV-Fans noch einige Jahre ihren Spaß.
Erst in 5 Jahren soll es soweit sein, mal sehen wie weit dann die Akku-Produzenten beim Gewicht, Volumen und vor allem bei den Preisen sind. Und auch mit Kyrotanks wachsen die H2-Träume nicht in den Himmel, denn durch die Beschränkung der Größe, vermutlich wegen des Risikos, sind es nur bis zu 1.000 km.
BEV-Lkw mit 150 kWh auf 100 km wären 1.500 kWh netto und etwa 1.650 bis 1.700 kWh brutto.
Mit Akasol 2023 Akkupacks wären 1.650 bis 1.700 kWh rund 9.430 bis 9.715 kg.
Also kann man etwa mit einer Halbierung des Gewichts bei den Akkus rechnen, dann wären die 1.000 km mit dem BEV-Lkw schon mit weniger als 5.000 kg an Akkupacks machbar und wenn die „bis zu 1.000 km“ des FCEV-Lkws mit Kyrotanks ein Testzyklus-Wert ist, dann kann man wohl noch 1.000 kg abziehen.
Bis FCEV-Lkws mit serienreifen Kyrotanks fahren, dürften BEV-Lkws vermutlich nur noch rund 4.000 kg an Akkuspacks für die gleiche Reichweite brauchen. Zieht man davon die 500 kg für die Brennstoffzellen-Anlage ab und noch etwas für die 2 Kyrotanks, dürfte man bei rund 3.300 kg BEV-Mehrgewicht liegen.
Also lassen wir den FCEV-Fans noch einige Jahre ihren Spaß.
Ich frage mich, ob die Vorteile dieser Technologie gegenüber den H2-Drucktanks genügend gross sind. Auf jeden Fall ist die erste Generation von FCEV-LKW (und Bussen, etc.) jetzt vorläufig mal mit Drucktanks unterwegs. Selbst die entwicklungsmässig mit Daimler Truck verbrüderte Volvo Group führt aktuell in den USA FCEV-LKW mit Drucktanks ein.
Eine Reihe Tanks schein für einen grossen LKW kein mission critical Problem zu sein. Solche FCEV-LKW fahren schon in ein paar hundert Exemplaren und kommen etwa 400-500 km weit. Wenn 700-bar-Tanks gewählt werden (z.B. Hyundai in Kalifornien), reicht es für gut 800 km. Da man Wasserstoff tatsächlich (nicht nur theoretisch und/oder irgendwann) rasch nachladen kann, kann man fast beliebig weit fahren und verliert kaum Einsatzzeit.
Das Zeitfenster für FCEV-LKW gegenüber BEV-LKW scheint mir recht gross, da Batterien 2022 teurer sind als 2021 und 2023 vermutlich noch einmal teurer werden. Erst in 4-5 Jahren könnte der Batteriemarkt wieder komplett anders aussehen. Bis dann werden aber auch Brennstoffzellen und H2-Tanks nur noch etwa halb so teuer sein wie heute.
Wie sieht es denn mit den Verdampfungsverlusten und mit der Verflüssigungsenergie aus?
Heute gibt es ein Wochenendfahrverbot mit 2 Tagen Stillstand der LKW. Gerade im Sommer entstehen wesentlich höhere Verdampfungsverluste während längerer Standzeiten, weil die Verluste einer Vakuumisolierung proportional der 4. Potenz der Kelvintemperaturen sind (~T1^4 – T2^4).
Die Verflüssigungsenergie ist auch wesentlich höher als die Kompressionsenergie für einen 700 bar Druckwasserstoff.
Das Elektroauto mit Batterie ist nur eine Übergangslösung, H20 ist das neue Erdöl und wird sich rasant in allen Bereichen etablieren.
Ganz sicher gibt es Anwendungen für diese Technik aber die Verluste und Einsatzbedingungen Grenzen den sinnvollen Einsatz doch etwas ein. Versuche von BMW und Linde haben dass in der Vergangenheit gezeigt, am Ende ist der Wirkungsgrad geringer und die Kosten im laufenden Betrieb auch. Bin gespannt welche Technologie gewinnt.