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10 Jahre Brennstoffzellen bei DaimlerChrysler

Fachbericht | Wörter: 1080 | Aufrufe: 11259 | Druckbare Version

Antrieb für die Zukunft: 10 Jahre Brennstoffzelle bei DaimlerChrysler

Die Brennstoffzellen-Technologie bei DaimlerChrysler hat ein neues Stadium hin zur Marktreife erreicht: Die Übergabe der ersten "F-Cell" A-Klassen an deutsche Kunden ist ein bedeutender Schritt im weltweit größten Flottenerprobungsprogramm der Brennstoffzellen-Pkw in der Praxis.

F-Cell

Seit 10 Jahren engagiert sich DaimlerChrysler in dieser Technologie. Brennstoffzellen setzen aus der Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff Energie frei. Sie arbeiten mit einem hohen Wirkungsgrad und verursachen abhängig vom Kraftstoff fast keine oder überhaupt keine Emissionen. Die wasserstoffbetriebenen Brennstoffzellen selbst emittieren lediglich reinen Wasserdampf.

Für die Wasserstoffspeicherung und -zufuhr gibt es mehrere Möglichkeiten. Die wesentlichen sind: komprimierter gasförmiger oder flüssiger, auf einer Temperatur von mindestens -254 Grad Celsius gehaltenen Wasserstoff, Methanol, Benzin, Natriumborhydrid sowie Metallhydride. Jede Lösung hat dabei ihre Vor- und Nachteile, deshalb erprobte DaimlerChrysler verschiedene Optionen. Aufgrund der Forschungsergebnisse liegt unser Fokus derzeit ausschließlich bei gasförmigen Wasserstoff.

Das Prinzip der Brennstoffzelle wurde bereits im Jahr 1839 durch den englischen Physiker Sir William Grove entdeckt. In der Brennstoffzelle findet eine chemische Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff statt, bei der elektrische Energie und Wärme freigesetzt werden und chemisch reines Wasser entsteht. Die Brennstoffzelle ist wie ein Sandwich aufgebaut. Zwischen zwei gasdurchlässigen Elektroden aus Graphitpapier sitzt der Elektrolyt, eine protonendurchlässige Kunststofffolie oder Polymermembran, kurz PEM. Da eine einzelne Zelle nur eine geringe Spannung erzeugt, werden mehrere Zellen zu Stacks hintereinander geschaltet, die vom Brennstoffzellenspezialisten BALLARD entwickelt werden. Die vom Stack erzeugte elektrische Energie treibt den Elektromotor des Fahrzeugs an und versorgt die peripheren Elemente im Brennstoffzellensystem.

Um Know-How und Ressourcen in Sachen Brennstoffzelle zu fokussieren und die Entwicklung schnell voranzutreiben, ist DaimlerChrysler mit den Firmen Ford und BALLARD eine strategische Partnerschaft eingegangen. Die Chancen der Technologie hat DaimlerChrysler in den vergangenen zehn Jahren mit zahlreichen Konzeptfahrzeugen ausgelotet.

1994: NECAR 1

Mit seinem am 13. April 1994 der Öffentlichkeit vorgestellten ersten Brennstoffzellen-Fahrzeug NECAR 1 (New Electric Car) bewies DaimlerChrysler die technische Machbarkeit dieses neuen Antriebsprinzips. Die gesamte Ladekapazität des Mercedes-Benz-Transporters war mit 800 Kilogramm schweren Komponenten zur Energieerzeugung ausgefüllt, nur die Sitze für Fahrer und Beifahrer blieben frei. So glich das Versuchs-fahrzeug eher einem rollenden Labor.

1996: NECAR 2

NECAR 2, eine Mercedes-Benz V-Klasse, wurde am 14. Mai 1996 vorgestellt, ist mit sechs Sitzplätzen ausgestattet. Sie hat eine Reichweite von 250 Kilometern und einer Höchstgeschwindigkeit von 110 km/h. Die Brennstoffzellentechnik mit einer Leistung von 50 Kilowatt passt unter die Hecksitzbank. Die Wasserstoff-Tanks finden im Dach Platz, so dass der Fahrgastraum uneingeschränkt zur Verfügung steht.

1997: NEBUS

Mit dem im Mai 1997 vorgestellten Brennstoffzellen-Bus NEBUS (New Electric Bus), demonstrierte Daimler-Benz eine weitere Einsatzmöglichkeit des Brennstoffzellen-Antriebs, hier für Stadtbusse. Mit einer einzigen Wasserstoff-Tankfüllung hat der NEBUS eine Reichweite von 250 Kilometern und bewältigt so leicht das für einen Linienbus übliche Tagespensum. Bei einer Leistung von 250 Kilowatt ermöglicht der Brennstoffzellen-Antrieb eine Höchstgeschwindig-keit von 80 km/h. Im Linienbetrieb in Oslo, Hamburg, Perth, Melbourne, Mexico City und Sacramento demonstrierte der NEBUS seine Einsatzfähigkeit.

1997: NECAR 3

Mit dem NECAR 3 zeigte DaimlerChrysler erstmals, dass sich der Wasserstoff für die Brennstoffzelle sich auch direkt an Bord des Fahrzeugs aus einem flüssigen Kraftstoff herstellen lässt. Der NECAR 3 tankt Methanol und wird bis zu 120 km/h schnell. Neben dem Brennstoffzellen-System, samt umfangreichem Reformer, passen in das Testauto auf Basis der Mercedes-Benz A-Klasse zwei Fahrgäste.

1999: NECAR 4

Den kompakten Brennstoffzellen-Antrieb mit einer Leistung von 70 Kilowatt komplett im Sandwichboden einer A-Klasse unterzubringen, gelang den Ingenieuren von DaimlerChrysler erstmals 1999 im NECAR 4. Dieses Fahrzeug fährt mit flüssigem Wasserstoff, erreicht damit eine Höchstgeschwindigkeit von 145 km/h und hat eine Reichweite von 450 Kilometern. Für fünf Personen mit Gepäck bietet er ausreichend Platz. Dieser Stand der Technik wurde am 16. März 1999 in Washington D.C. (USA) der Öffentlichkeit vorgestellt.

Der NECAR 4a wurde für den Einsatz im Flottentest der "California Fuel Cell Partnership" aufgebaut. Die weiterentwickelte Antriebstechnik basiert auf dem NECAR 4, nutzt aber Druckwasserstoff und ist wesentlich kompakter. Kern ist ein Brennstoffzellen-Stack mit 75 Kilowatt Leistung. Die Reichweite beträgt 200 Kilometer, die Höchstgeschwindigkeit 145 km/h. In umfangreichen Erprobungsfahrten sowohl im Winter als auch in der sommerlichen Wüste wurde das Fahrzeug härtesten Belastungen ausgesetzt.

2000: NECAR 5

Ein einsatztaugliches Brennstoffzellen-Auto, das mit dem Wasserstoffträger Methanol als Kraftstoff betrieben wird, stellt DaimlerChrysler im November 2000 mit dem NECAR 5 vor. Der technologische Nachfolger des NECAR 3 erreicht Geschwindigkeiten von über 150 km/h. Das komplette Antriebs-system samt Methanol-Reformer steckt auch hier im Unterboden der Mercedes-Benz A-Klasse. Es hat im Vergleich zum NECAR 3 50 Prozent mehr Leistung, ist halb so groß und 300 kg leichter.

NECAR 5 stellte 2002 einen Langstreckenrekord für Brennstoffzellen-Fahrzeuge von 5250 Kilometern auf. Er durchquerte Amerika von San Francisco bis Washington. Er musste dabei nach der Hitze Kaliforniens die Sierra Nevada und die Rocky Mountains bei Kälte und Schnee durchquere. Mehrere Pässe mit Höhen bis zu 2640 Metern bewältigte er ebenso wie Stop-and-go-Betrieb in großen Städten. Ziel dieser Unternehmung war es, die technischen Grenzen des Fahrzeugs im Alltagsbetrieb auszuloten.

2000: Jeep Commander 2

Der Jeep Commander 2 ist ein Sport Utility Vehicle (SUV) der Luxusklasse mit Brennstoffzelle, der demonstriert, dass der umweltfreundliche Antrieb auch für größere Fahrzeuge geeignet ist. Im Tank hat das Fahrzeug Methanol, aus dem an Bord der Wasserstoff reformiert wird.

2001: Hermes Sprinter

Bereits 2001 startete DaimlerChrysler zusammen mit dem Hamburger Hermes Versand Service eine Kooperation, um dem Mercedes-Benz Sprinter mit Brennstoffzellenantrieb im Alltagsbetrieb beim Kunden zu erproben. Das Fahrzeug nutzt gasförmigen Wasserstoff als Kraftstoff und hat eine Reichweite von 150 Kilometern. Mit einer Leistung des Elektro-motors von 55 kW wird eine Höchstgeschwindigkeit von 120 km/h erzielt. Dabei schränkt die Brennstoffzellen-Technik an Bord den Laderaum des Transporters nicht ein. Im ersten Jahr seines Praxiseinsatzes legte der Sprinter über 16000 Kilometer in allen Jahreszeit

en zurück und belieferte 4200 Kunden.

2001: Natrium

Der "Natrium" basiert auf dem Chrysler Town & Country Minivan. Er fährt mit Natriumborhydrid (NaBH4), ein weißes Salz, in dessen Molekülen relativ viel Wasserstoff steckt. Mit Hilfe eines Katalysators entsteht elementarer Wasserstoff, der die Energie für die Brennstoffzelle liefert. Der Natrium hat eine Reichweite von 500 Kilometern, beschleunigt in 16 Sekunden von 0 auf 100 km/h und erreicht eine Höchstgeschwindigkeit von 130 km/h.

2002: Citaro Stadtbus

Zehn europäische Verkehrsbetriebe haben je drei der revolutionären Citaro Stadtbusse erworben und werden sie zwei Jahre lang täglich im anspruchs-vollen innerstädtischen Linienverkehr testen. Die Busse müssen sich bei nordischer Winterkälte genauso bewähren wie in spanischer Sommerhitze, sowohl in der Ebene als auch in hügeligen Regionen wie etwa Stuttgart. Der zwölf Meter lange Mercedes-Benz Citaro mit Brennstoffzellen-Antrieb hat eine Reichweite von ca. 200 Kilometern und eine Beförderungskapazität von bis zu 70 Fahrgästen. Die Brennstoffzelleneinheit mit 200 kW Ausgangsleistung sowie die Druckgas-Flaschen mit komprimiertem Wasserstoff sind auf dem Dach der Busse untergebracht.

2002: Mercedes-Benz A-Klasse "F-Cell"

Unter dem Namen "F-Cell" werden diese Fahrzeuge einer weltweit ersten Kleinserie von Pkw mit Brennstoffzellenantrieb bei Kunden in Kooperationen in Europa, USA, Japan und Singapur eingesetzt. Das gesamte Brennstoffzellensystem findet bei der "F-Cell" im Sandwichboden der Mercedes-Benz A-Klasse mit langem Radstand Platz. Die weitere Entwicklung der Brennstoffzellen-Technologie wird nun vor allem in der Praxis und in umfangreichen Feldtests vorangetrieben.

Quelle: DaimlerChysler



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