300+ kW Brennstoffzellensysteme für den Fernverkehr: Welche Verbesserungen sind mit dieser nächsten Generation von Brennstoffzellensystemen zu erwarten?

Autoren

M. Walters, M. Zubel, M. Jesser, J. Ogrzewalla, A. Schloßhauer, D. Lückmann, T. Uhlmann, D. van der Put, M. Thewes, A. Koch, C. Speuser, T. Lüdiger; FEV, Aachen; M. Wick, J. Klütsch, Lehrstuhl für Thermodynamik mobiler Energiewandlungssysteme, RWTH Aachen University:

Jahr

2023

Druckinfo

Eigenproduktion ÖVK

Zusammenfassung

Die Dekarbonisierung von schweren Lastkraftwagen hat in den letzten Jahren weltweit große Aufmerksamkeit erlangt, da die Notwendigkeit besteht, den CO₂-Fußabdruck des Transportsektors zu reduzieren. Es wird erwartet, dass Brennstoffzellen-LKW ab 2025 in großem Maßstab eingesetzt werden. Zunächst werden viele Anbieter von Brennstoffzellensystemen auf eine modulare Architektur mit einer Systemspitzenleistung von etwa 150 kW abzielen, um Brennstoffzellensysteme für ein breites Anwendungsspektrum anbieten zu können. Die erforderliche installierte Leistung pro Fahrzeug wird dann durch die Anzahl der Brennstoffzellensysteme skaliert.

Ein einzelnes System mit höherer Leistung ist der nächste Schritt für Brennstoffzellensysteme in Langstrecken-LKW-Anwendungen, um die Wettbewerbsfähigkeit weiter zu verbessern und gleichzeitig den Bauraum für Anwendungen mit hoher Leistung effizienter zu nutzen.

Die FEV hat durch abgeschlossene und laufende Entwicklungen von Brennstoffzellensystemen, umfangreiche Kostenbenchmarks und Kostenprognosen erstellen können. Außerdem konnte sie umfangreiche Erfahrungen bei der Entwicklung von Brennstoffzellenstapeln und Nebenaggregaten der nächsten Generation sammeln.

Diese Erfahrungen werden in einer umfassenden Studie zusammengefasst, die zeigt, wie solche zukünftigen 300+ kW_net Brennstoffzellensysteme für Langstrecken-LKW aussehen könnten. Simulationen auf Fahrzeug- und Brennstoffzellensystemebene in Kombination mit Kostenprognosen zeigen ein optimales Layout in Bezug auf Stapel- und Systemgröße, um günstigste Gesamtbetriebskosten zu erzielen. Die Ergebnisse werden mit modernen Brennstoffzellenantriebssystemen verglichen, bei denen mehrere Brennstoffzellensysteme pro Fahrzeug zum Einsatz kommen, und die Vorteile des Einzelsystemansatzes werden aufgezeigt. Diese resultieren in Kostenvorteilen von ca. 6 €/kW und Wirkungsgradverbesserungen bis zu 1.6%.

ISBN

978-3-9504969-2-5