Die Bundesregierung will mit der Energiequelle Wasserstoff einen Teil der Umweltbelastungen in den Griff bekommen. So soll Wasserstoff in der Schwerindustrie wie der Stahlproduktion konventionelle Energiequellen ersetzen. Auch in der Mobilität kommt ihr eine hohe Bedeutung zu, insbesondere beim Antrieb von schweren Nutzfahrzeugen. Luckx – das magazin hat recherchiert.

Antriebsleistung

Um mit Wasserstoff Fahrzeuge anzutreiben, sind Brennstoffzellen erforderlich. In ihnen wird der zugeführte Wasserstoff in elektrische Energie umgewandelt. So kommt die Brennstoffzelle auf die Straße. Dazu sind viele technische Komponenten erforderlich. Das Technologie-Unternehmen Bosch hat dazu einen elektrischen Luftverdichter mit integrierter Leistungselektronik entwickelt. Er regelt im Brennstoffzellensystem die Sauerstoffzufuhr. Für die Hightech-Komponente hat Bosch eine langfristige Liefervereinbarung mit cellcentric geschlossen. Als 50:50-Joint-Venture von Daimler Truck AG und Volvo Group AB verantwortet cellcentric alle Aktivitäten entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Wie Bosch verfolgt das Joint Venture das Ziel, ein weltweit führender Hersteller von Brennstoffzellensystemen zu werden und damit zu einem klimaneutralen und nachhaltigen Transport bis zum Jahr 2050 beizutragen. Der Luftverdichter wird Bestandteil des cellcentric-Brennstoffzellensystems. Dieses kommt künftig in schweren Nutzfahrzeugen und stationären Anwendungen zum Einsatz. Die Serienproduktion ist ab Mitte des Jahrzehnts geplant.

Prozesstechnologie

In Brennstoffzellen reagiert Wasserstoff mit Luftsauerstoff. Dabei entsteht elektrische Energie sowie Wasser und Wärme. Wird grüner, also regenerativ erzeugter Wasserstoff eingesetzt, sind Fahrzeuge mit Brennstoffzellenantrieb klimaneutral unterwegs. Der elektrische Luftverdichter führt die benötigte Menge an gefilterter Luft zu. Er gehört zu den Kernkomponenten des Brennstoffzellensystems. „Bosch betreibt einen enormen Entwicklungsaufwand. So arbeiten beispielsweise 15 bereichsübergreifende Teams an der Industrialisierung des elektrischen Luftverdichters“, sagt Dr. Uwe Gackstatter, Vorsitzender des Bosch-Geschäftsbereichs Powertrain Solutions. Bosch bietet den Luftverdichter in zwei Leistungsklassen mit 20 und 30 Kilowatt an. Die 30-Kilowatt-Klasse ist für Spannungen von 450 bis 850 Volt ausgelegt, die 20-Kilowatt-Klasse wahlweise für Spannungen von 250 bis 450 Volt oder 450 bis 850 Volt. Das Verdichterrad erreicht Drehzahlen von mehr als 100 000 Umdrehungen pro Minute. „Die Kombination von hochdrehendem Elektromotor mit integrierter Leistungselektronik ermöglicht eine einfache Systemintegration zu wettbewerbsfähigen Herstellungskosten“, betont Gackstatter. Die in der Leistungselektronik von Bosch eingesetzten Siliziumkarbid-Halbleiter machen das Energiebündel darüber hinaus besonders effizient. Eigenschaften, auf die cellcentric Wert legt.

Mobile und stationäre Brennstoffzelle

Bosch ist vom Energieträger Wasserstoff überzeugt und geht daher erheblich in Vorleistung. Von 2021 bis 2024 investiert das Unternehmen gut 600 Millionen Euro in mobile Anwendungen, in stationäre für die Strom- und Wärmeerzeugung nochmals 400 Millionen Euro. Das Portfolio für Fahrzeuge reicht von einzelnen Sensoren über Kernkomponenten wie dem elektrischen Luftverdichter und dem Stack bis zum kompletten Brennstoffzellen-Modul.