Einen Blick in die Zukunft des Automobils warfen Lehrkräfte und rund 100 Schüler/innen der Wilhelm-Knapp-Schule Weilburg bei der Vorstellung eines wasserstoffbetriebenen Brennstoffzellen-Fahrzeuges durch Projektleiter Martin Stadie von der GM Europe Engineering Powertrain bei der Adam Opel AG.
Diese außergewöhnlichen Unterrichtsstunden hatte Studienrat Dr. Ingenieur Helmut Löhn ermöglicht, der als Gastdozent der Technischen Universität Darmstadt Kontakt zu Martin Stadie pflegt und die Gelegenheit nutzte, dem Beruflichen Gymnasium Umwelt der WKS diesen Bonbon zu vermitteln. Martin Stadie hatte bei seinem Vortrag aufmerksame Zuhörer/innen, die bei der anschließenden Aussprache eifrig nachfragten. Auch konnten einige von ihnen zusammen mit dem Referenten auf Probefahrten durch das hügelige Weilburg Fahreigenschaften und Leistung des „flüsternden Autos“ testen.
In der fortgeschrittenen Reife der Technik solcher Fahrzeuge steht ihrer serienmäßigen Produktion kaum noch etwas im Wege. Das Problem ist die noch fehlende Infrastruktur der Tankstellen. In der Erprobung sind die Fahrzeuge längst mit mehreren Millionen Testkilometern. Beispielsweise hat Opel in Berlin eine Flotte von Brennstoffzellen-Fahrzeugen des Typs HydroGen4 mit 100 sauberen Elektro-PS an große Unternehmen übergeben. Darunter auch einige Medienverlage, Versicherungen und der ADAC, die das Auto im Vertrieb einsetzen und im Rahmen des von der Bundesregierung geförderten Projekts Clean Energy Partnership (CEP) auf die Alltagstauglichkeit von Wasserstoff als Kraftstoff für den Straßenverkehr testen.
Die Brennstoffzelleneinheit des HydroGen4 besteht aus 440 in Reihe geschalteten Zellen, die eine Kraft von 100 PS an einen Synchron-Elektromotor liefern. Er ermöglicht eine Beschleunigung von null auf Tempo 100 in rund zwölf Sekunden sowie eine Höchstgeschwindigkeit von 160 km/h. Die drei Hochdrucktanks aus Kohlefaser-Verbundwerkstoff können bei einem Druck von 700 bar 4,2 Kilogramm Wasserstoff aufnehmen, was eine Reichweite von bis zu 320 Kilometern ermöglicht. Das Verkehrsministerium sieht Deutschland beim Thema Wasserstoff und Brennstoffzelle gut aufgestellt. Es unterstützt das Innovationsprogramm Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie mit 500 Millionen Euro. Der Elektromobilität mit Batterie und Brennstoffzelle gehört die Zukunft. Mit dieser Technologie können langfristig die CO2-Emissionen reduziert und gleichzeitig die Abhängigkeit vom Öl verringert werden. Die HydrogGen4-Fahrzeuge sollen im Vergleich zu den drei Vorgänger-Generationen deutliche Fortschritte in Sachen Alltagsnutzen, Fahrleistungen und Dauerhaltbarkeit besitzen.
Beim Brennstoffzellenfahrzeug wird aus Wasserstoff mit Hilfe eines „Stacks“ elektrische Energie gewonnen, die von einem Vortrieb umgesetzt wird. Drei Wasserstofftanks sind im Heck untergebracht. Zentimeterdicker Kohlefaserverbundwerkstoff hält das Gas unter 700 bar Druck. Ein unglaublicher Aufwand für gerade mal 4,2 Kilo Wasserstoff. Diese Menge reicht für 320 Kilometer. Der Wasserstoff wird nach vorne geleitet, wo unter der Fronthaube der Brennstoffzellen-Stack liegt, der das Gas mit Sauerstoff aus der Umgebungsluft zu Wasser umsetzt, wobei Energie entsteht. Sie wird durch einen Filter von Partikeln gereinigt und durch einen Turbokompressor verdichtet. Im Stack treffen die beiden Gase dann aufeinander, allerdings nicht direkt. Sie bleiben durch eine Polymermembran voneinander getrennt.
Das Ungewöhnliche ist, dass das Kunststoffmaterial es den Protonen erlaubt, auf die andere Seite zu wechseln, weshalb hier von einer Proton Exchange Membrane (PEM) gesprochen wird. Der Protonenaustausch ist wichtig, denn im Stack trennen sich die beiden Wasserstoffatome in positiv geladene Protonen und negativ geladene Elektronen. Erstere wandern durch die PEM, Letztere durch eine elektrische Leitung. Auf der anderen Seite der Membran werden aus ungeladenem Sauerstoff negativ geladene Oxidionen, die sich mit den Protonen zu Wasser verbinden. Die Elektronen, die durch den elektrischen Leiter gewandert sind, können als Strom genutzt werden. Der Stack im Hydrogen4 produziert bis zu 93 Kilowatt elektrische Kraft, die von einem 128 PS starken Elektromotor genutzt wird. Dazwischengeschaltet sind noch kleinere Batterien mit einer Kapazität von 1,8 Kilowattstunden, die vor allem dazu da sind, die im Schiebebetrieb zurückgewonnene Bremsenergie zu speichern und auch Lastspitzen abzufangen.
General Motors feierte mit seiner Brennstoffzellenflotte bereits Jubiläum. Die zweimillionste Meile schaffte der als Opel HydroGen4 unterwegs befindliche „Gelbe Engel“ des ADAC. Das sei ein echter Meilenstein auf dem Weg, Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge Realität werden zu lassen, so Martin Stadie, dem die Schulleiterin Dr. Ulla Reitz für seine Informationen dankte.
Bericht: Manfred Horz