So entsteht die Energie für die Wuppertaler Wasserstoffbusse

Nahverkehr : So entsteht die Energie für die Wuppertaler Wasserstoffbusse

Wuppertal erhält bald Busse, die mit Wasserstoff betrieben werden. Prof. Benedikt Schmülling erklärt, wie eine Brennstoffzelle funktioniert.

Bei den mit Brennstoffzellen ausgerüsteten Bussen, welche bald durch die Wuppertaler Stadtwerke in Betrieb genommen werden, handelt es sich um elektrisch angetriebene Busse, die anstelle einer Batterie als Hauptenergiespeicher einen Wasserstofftank besitzen. Nutzbar wird die im Wasserstoff chemisch gebundene Energie durch ebendiese Brennstoffzelle.

Die Brennstoffzelle ist ein elektrochemischer Energiewandler, der die in einem bestimmten Stoff gespeicherte Energie in elektrische Energie umwandelt. In diesem Fall dient Wasserstoff als Energieträger. Grundsätzlich existieren verschiedene Arten von Brennstoffzellen, die mit Wasserstoff aber auch mit anderen Betriebsstoffen, wie zum Beispiel Erdgas oder Dieselkraftstoff, betrieben werden können.

In einer Brennstoffzelle läuft eine chemische Reaktion kontrolliert ab, bei der Energie frei wird. Hier ist es die Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser. Die Brennstoffzelle trennt zwei Bestandteile dieser Reaktion: Auf der einen Seite werden Wasserstoffmoleküle unter Abgabe von Elektronen aufgespalten und die dabei entstandenen Protonen (H+) wandern durch eine Membran. Auf der anderen Seite dieser Membran werden Sauerstoffmoleküle aufgespalten und reagieren mit den Protonen unter Aufnahme von Elektronen zu Wasser. Der Fluss der Elektronen von einer Seite zur anderen erfolgt über einen äußeren Stromkreis und kann zum Betrieb eines Verbrauchers verwendet werden.

Keine Emissionen, nur überschüssiges Wasser

Prof. Benedikt Schmülling. Foto: Prof. Benedikt Schmülling

Es treten keine Emissionen von Schadstoffen oder Lärm auf. Auch CO2-Emissionen gibt es bei dem verwendeten Typ Brennstoffzelle nicht, lediglich überschüssiges Wasser bleibt als Ergebnis der Reaktion zurück.

Die so generierte elektrische Energie wird in das elektrische Bordnetz der Busse eingespeist und dort durch effiziente Elektromotoren als Antriebsenergie genutzt. Um dynamische Fahrvorgänge, d.h. plötzliches Beschleunigen oder Abbremsen, zu ermöglichen, sind auch mit Brennstoffzellen betriebene Fahrzeuge in der Regel mit kleineren Batteriesystemen zur Zwischenspeicherung ausgestattet, da diese schneller dazu in der Lage sind, die notwendige Energie für den Antrieb bereitzustellen.

Der Vorteil der Elektrobusse mit Brennstoffzellentechnologie ist im Vergleich zu batteriebasierten Elektrobussen die höhere Reichweite. In Wuppertal besteht ein weiterer Vorteil darin, dass der Wasserstoff durch einen Elektrolyseur in der Müllverbrennungsanlage erzeugt werden soll.

Weil der Müll sowieso verbrannt wird, entsteht kein CO2 zusätzlich

In diesem Elektrolyseur findet die umgekehrte Reaktion der Brennstoffzelle statt, das heißt durch Zuführung von Strom wird Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. Da die Verbrennung des Mülls immer erfolgen muss, wird durch die dortige Verstromung kein zusätzliches Treibhausgas generiert, wie es in konventionellen Kraftwerken der Fall ist.

Die Betankung der Busse kann dann in ähnlicher Form und Dauer wie bei dieselbetriebenen Bussen erfolgen.

Ein Nachteil der Brennstoffzellentechnik ist der im Vergleich zu batteriebetriebenen Systemen schlechtere Wirkungsgrad, das heißt, es ist nur ein geringerer Anteil der gespeicherten Energie elektrisch nutzbar. Dieser Nachteil kann teilweise ausgeglichen werden, wenn die entstehende Abwärme sinnvoll genutzt wird.

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