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Innovative Antriebstechnologien - Lösungen für die nahe und ferne Zukunft
Der weltweit erste Gabelstapler mit direkt einspritzendem Wasserstoff-Verbrennungsmotor und Kompressoraufladung
Der weltweit erste Gabelstapler mit direkt einspritzendem Wasserstoff-Verbrennungsmotor und Kompressoraufladung
Den weltweit ersten Gabelstapler mit direkt einspritzendem Wasserstoff-Verbrennungsmotor und Kompressoraufladung hat Linde auf der CeMAT in Hannover präsentiert. Das einsatzbereite Konzeptfahrzeug mit einer Tragfähigkeit von 3 Tonnen zielt auf hohe Effizienz ab und ist darauf ausgelegt, auch beim Einsatz mit Wasserstoff maximale Leistung zu erzielen. Dabei stößt das Fahrzeug null Emissionen aus, denn der Wasserstoff betriebene Motor verbrennt den Treibstoff zu Wasserdampf.

Der vorgestellte Stapler basiert auf der Baureihe 39X. Augenfälligste Unterscheidungsmerkmale zu den Pendants mit konventionellem Antrieb sind die Tankanlage mit Schubkonsole sowie der am Fahrerschutzdach befestigte Ladeluftkühler. Die Tankanlage ist auf das Gegengewicht montiert und befindet sich zwischen der B-Säule des Fahrzeugs. Für den Druckflaschenwechsel wird die Tankanlage auf einem Schienensystem nach hinten geschoben und die Kartusche anschließend seitlich herausgezogen. Die Kartusche besteht aus einem dünnwandigen Innenbehälter aus Aluminium und ist mit Kohlefasern und Epoxidharz ummantelt. Eine Füllung fasst 26 Liter Wasserstoff, der mit einem Druck von 350 bar in die Druckflasche gelangt. Dies entspricht 2,3 Litern nutzbarem Diesel.

Von außen nicht sichtbar ist der Kompressor aufgeladene Direkteinspritzer-Motor von VW-Industriemotoren mit 2,0 Litern Hubraum und 43 kW Leistung (bei 2600 U/min). Dabei wird der in der Druckflasche gespeicherte Wasserstoff direkt in den Brennraum des Motors eingeblasen, wodurch der Kraftstoff besonders effizient verbrennt. Durch die Kompressoraufladung werden hohe Drehmomente (160 Nm) bei niedrigen Drehzahlen (1.000 U/min) erreicht.

Wasserstoff gilt als die derzeit sauberste Energiequelle, da bei der Umwandlung in elektrische Energie weitestgehend Wasserdampf emittiert wird. Außerdem spricht für Wasserstoff seine schier unbegrenzte Verfügbarkeit. Wird der Wasserstoff zudem mittels Elektrolyse durch regenerative Energiequellen wie Wasserkraft, Windenergie oder Fotovoltaik erzeugt, ist die Vision eines emissionsfreien Energiekreislaufs Wirklichkeit.

Die Flurförderzeugbranche gilt noch vor der Automobilindustrie als möglicher Markt für die Einführung von Wasserstofffahrzeugen, da hier häufig Flottenbetriebe vorhanden sind und sich die infrastrukturellen Herausforderungen durch eine zentrale Tankstelle leichter lösen lassen. Zudem fällt bei vielen Gasproduzenten oder Chemieunternehmen Wasserstoff als „Abfallprodukt“ an, ein lohnender Einsatz für Wasserstofffahrzeuge.

Wann Linde Material Handling das erste Serienprodukt mit Wasserstoff auf den Markt bringen wird, steht noch nicht fest. Bereits ab dem Jahr 2015 könnten aus Linde-Sicht Wasserstoff betriebene Stapler wirtschaftlich einsetzbar sein. Bis dahin wird intensiv geforscht, weitere Optimierungen entwickelt werden, und die Fahrzeuge in ersten Feldversuchen getestet.
An der Schwelle von der Prototypenreife zur Kleinserienentwicklung steht der Schlepper mit Brennstoffzellen-Antrieb
An der Schwelle von der Prototypenreife zur Kleinserienentwicklung steht der Schlepper mit Brennstoffzellen-Antrieb
Hoher Wirkungsgrad - Null Emissionen

Mit dem Schlepper P250 mit Brennstoffzellen-Antrieb steht Linde-Material Handling in den Startlöchern. Das ebenfalls zur CeMAT 2008 vorgestellte Gerät ist bereits das zweite Fahrzeug dieser Antriebsart. Doch anders als der im Jahr 2000 präsentierte Stapler mit Brennstoffzellen-Antrieb steht das aktuelle Fahrzeug an der Schwelle von der Prototypenreife zur Kleinserienentwicklung. In den kommenden sieben Jahren will Linde MH insgesamt 50 Flurförderzeuge mit Wasserstoff-Technologie sukzessive in einen breit angelegten Feldversuch schicken. Bei ausgewählten Kunden, so die Planung, werden die Fahrzeuge im Mehrschichteinsatz über 800 Stunden Laufzeit erprobt. In mehr als 20.000 Betriebsstunden werden Daten zur Lebensdauer aufgezeichnet und Messungen zu Verschleiß und Energieverbrauch durchgeführt. Die deutsche Bundesregierung unterstützt den Feldversuch mit Fördergeldern aus dem 2006 aufgelegten „Nationalen Investitionsprogramm Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie“.

Ziel des Feldversuchs bis 2015, so Udo Herrmann, Leiter Vorentwicklung bei Linde Material Handling, sei die frühzeitige Einbindung der Kunden, um bereits im Prototypen-Stadium wichtige Erfahrungen zu sammeln, die Ergebnisse in den weiteren Entwicklungsprozess einfließen lassen zu können und die Serienfertigung vorzubereiten. „Wir testen und optimieren unter Alltagsbedingungen“, so Herrmann.

Die Vorteile der Brennstoffzellen-Technologie manifestieren sich im hohen Wirkungsgrad bei null Emission. Durch die Aufspaltung von Wasserstoffmolekülen wird elektrische Energie freigesetzt, das Abfallprodukt ist reines Wasser. Brennstoffzellen arbeiten sauber, leise und haben einen sehr hohen Wirkungsgrad.

Dabei bieten Wasserstoff betriebene Brennstoffzellen ebenso wie der Wasserstoff-Antrieb ein großes Zukunftspotential, denn sie können auf ein unerschöpfliches Reservoire an „grünen“ Energiequellen wie Sonne, Wasser, Wind oder Biomasse sowie in der Industrie anfallenden Wasserstoff zurückgreifen.

Die Brennstoffzelle besteht aus zwei Elektroden, die mit Wasserstoff bzw. Sauerstoff versorgt werden. Dazwischen liegt eine Trennschicht, die Polymer-Elektrolyt-Membran. Werden die beiden Elektroden mit einem elektrischen Leiter verbunden, fließt elektrischer Strom. Dieser aus Wasserstoff gewonnene Strom versorgt einen Elektromotor, der den Schlepper antreibt. Da die Emission bei dieser Technologie auf Null reduziert wird, lassen sich Wasserstoff-Brennstoffzellen Fahrzeuge auch im sensiblen Nahrungsmittelbereich einsetzen. Außerdem entfällt die Notwendigkeit, Batterien über mehrere Stunden aufzuladen. Stattdessen werden die Tanks mit langzeitspeicherfähigem Druckgas bei 350 bar in nur rund fünf Minuten befüllt. Auch das Sicherheitsrisiko, das von Batteriesäuren ausgeht, entfällt bei der Brennstoffzellen-Lösung.

Der auf der Messe ausgestellte und im Einsatz demonstrierte Schlepper P250 verfügt über eine Dauerleistung von 10 kW bzw. eine maximale Leistung von 30 kW sowie eine Spannung von 80 Volt und eine Zugkraft von 5000 N. Das Fahrzeug wurde mit erfahrenen Partnern zu einer praxistauglichen Lösung entwickelt, die mittelfristig zu einer deutlichen Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs bei gleichzeitiger Schonung der Umwelt beitragen soll.

www.linde-mh.de
Bilder: Linde Material Handling

Bild 3: Der Linde-Messestand mit den drei dort ausgestellten innovativen Antriebskonzepten (v.l.n.r. Brennstoffzellen-Schlepper, Hybridstapler und Stapler mit Wasserstoff-Verbrennungsmotor)
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