Sie sind der Besitzer eines Bus-Unternehmens und möchten Ihre gesamte Flotte auf wasserstoffbetriebene Busse umstellen. Wie gehen Sie vor? Treffen Sie Annahmen.
Zuerst in Erfahrung bringen wie viel Wasserstoff zu welchem Zeitpunkt benötigt wird. Das ist das wichtigste. Alles andere lässt sich daraus ableiten.
Möchte ich den Wasserstoff vollständig über einen Anbieter geliefert bekommen oder soll an einem Standort ein gewisser Teil produziert werden?
Busse haben ca. einen Verbrauch von 10 kg H2 auf 100 km. Mit einem Speichervolumen von 35 - 45 kg liegt die Reichweite bei 350 - 400 km. Der Wasserstoff wird standardgemäß in Bussen mit 350 bar gespeichert
Annahme, dass in meiner Flotte 30 Linienbusse vorhanden sind. Alle Busse starten um 5 Uhr morgens. Somit müssen insgesamt ca. 1,2 Tonnen Wasserstoff tankbereit sein.
Die nächsten Busse tanken erst gegen 13/14 Uhr wenn die Tanks leer sind.
Investitionskosten von 30 H2-Bussen liegen bei 30 * 500.000 €
Wie funktioniert die Technologie von Brennstoffzellenbussen?
Elektromotor mit ca. 200 kW wird über Brennstoffzelle bzw. Batteriespeicher mit Strom versorgt. Die Brennstoffzelle liefert mit einer Leistung von ca. 80 kW den Strom
Brennstoffzelle benötigt Qualität von 4.0 oder sogar 5.0 (mit Lieferant Qualität festlegen)
pro Bus ca. 35 - 45 kg H2 Speicher
Verbrauch ca. 8 - 10 kg / 100 km
Reichweite 250 - 450 km
Kurze Tankdauer von ca. 10min
Wie berechnen Sie die Masse an H2 die in einem Speicher mit Volumen X und Druck Y gespeichert ist?
Zustandsgleichung realer Gase:
Zusätzlich zu Ihren Bussen wollen Sie noch eine Tankstelle umbauen. Was müssen Sie beachten? Planen Sie die Anlage!
Wie zuvor bereits erwähnt ist es wichtig zu wissen zu welcher Zeit welche Menge an Wasserstoff benötigt wird. Nimmt man an, dass alle Busse morgens um 5 Uhr betankt werden, muss der gesamte Wasserstoff bestenfalls bereits morgens bereitstehen.
Eine Tankstelle besitzt immer einen Hochdruck- und einen Niederdruck-Tank. Mittels eines Verdichters wird dann der H2 nach Bedarf komprimiert.
Da alle Linienbusse morgens bereits um 5 Uhr laden, sollte der Hochdruck-Tank die Kapazität von ca. 1,2 Tonnen und zusätzlich Reserve (also insgesamt 1,5 Tonnen) bereitstellen. Speicherdruck = 500 bar für Druckgefälle beim Beladen (meist 100 - 150 bar höher).
Die Größe des Niederdrucktanks hängt von dem Belieferungsintervall ab. Geht man davon aus, dass man mittels Trailer jeden Tag beliefert wird und die Busse im Schnitt zwei mal am Tag befüllt werden. Sollte der Niederdruck-Tank ca. 3 Tonnen speicher können. Druckabhängig von Trailerdruck (beispielsweise 200 bar)
Aufgrund der Reibung bei Entladung werden auch Kühler benötigt. Manche Hersteller schreiben vor, dass H2 nicht Temperatur von 40 °C oder 60 °C überschreiten darf
Additionelle Ergänzung: Es gibt Versorgungskonzepte, bei dem der Laster den H2-Tanker (Speicher) ablegt und den leeren “alten” Speicher wieder mitnimmt. Kann man evtl. ergänzen dann geht ihm einer ab.
Sie haben etwas von einem Verdichter gesagt. Wie errechnen Sie die Leistung bzw. die benötigte Arbeit des Verdichters?
Achtung: Realgaszahlen von Verdichter-Enddrücken
Verdichtung von 1 bar -> 350 bar = 8,5 % Verluste
Verdichtung von 20 bar (Elektrolyse) -> 350 bar = 4,2 % Verluste
Durchschnittliche Leistung wäre die reale Arbeit geteilt durch die Laufzeit
Je länger es dauert bis neu betankt werden muss, desto geringer kann die Leistung des Verdichters sein
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