Linde Material Handling GmbH - Wie sieht die mobile Welt von morgen aus? Welche Energieträger werden die fossilen Brennstoffe ersetzen und welche Auswirkungen hat das? Diese und andere Fragen stellen sich die Entwickler der Linde Material Handling GmbH (Linde MH) kontinuierlich. In Zusammenarbeit mit dem ehemaligen Schwesterunternehmen Linde Gas Division konnte der Hersteller von Gabelstaplern und Lagertechnikgeräten aus Aschaffenburg nun die Ergebnisse eines Projekts mit einem alternativen Antriebskonzept präsentieren - zwei serienreife Brennstoffzellengabelstapler im Alltagseinsatz. Getestet und vorgeführt wurden die innovativen Fahrzeuge Mitte Mai im Wasserstoffkompetenzzentrum 'Linde Hydrogen Center' der zur Linde AG gehörenden Gas Division in Unterschleißheim.

„Das Konzept für den Stapler mit dem alternativen Antrieb schien so einfach wie genial, “ erklärte Hannes Schöbel, Produktmanager Innovative Antriebe bei Linde MH, mit einem Augenzwinkern. „Wir ersetzen einfach bei einem Elektrostapler die Batterie durch eine Brennstoffzelle.“ Ganz so einfach war es für die Ingenieure aber natürlich doch nicht. Annähernd zwei Jahre hat die Entwicklung der wegweisenden Fahrzeuge mit der Modellbezeichnung Linde E30 FC gedauert. Gemeinsam mit dem langjährigen Kooperationspartner Hydrogenics, einem führenden Hersteller für Brennstoffzellen (BZ) aus Kanada, haben die Linde-Entwickler ihr ganzes Know-how in den neuen Antrieb gesteckt. Die Aschaffenburger konnten dabei auf viele Jahre Pionierarbeit und Kompetenzaufbau zurückgreifen. Bereits im Jahr 2000 und im Jahr 2008 hatte man zur internationalen Messe für Intralogistik, CeMAT, in Hannover einen Prototyp bzw. ein Konzeptfahrzeug auf Brennstoffzellenbasis präsentiert.

Den alternativen Antrieben gehört die Zukunft

Produktmanager Schöbel ist überzeugt, dass es neben den konventionellen Antrieben zukünftig weitere Antriebsarten für Stapler geben wird. Dafür sprechen zum einen die Verknappung der Ölressourcen und der damit verbundene stetige Preisanstieg für das schwarze Gold. Zum anderen nehmen in allen Bereichen die Bemühungen zu, Emissionen zu reduzieren. Auch die Automobilindustrie hat die Weichen längst auf Hybridantriebe und Elektromobilität gestellt. Ganz verschwinden wird der Verbrennungsmotor aber selbst in den nächsten zwanzig Jahren nicht, da er über große Leistungsreserven verfügt und derzeit noch in vielen Fällen die wirtschaftlichste Lösung ist.

Elektro-Antriebe bestechen dagegen durch ihre Emissionsfreiheit und ihre geringe Geräuschbelastung. „Elektrostapler sind ohne Einschränkungen in geschlossenen Hallen einsetzbar“, erläutert Schöbel. Demgegenüber steht allerdings einerseits der höhere Zeitaufwand zum Laden oder Wechseln der Batterien im Vergleich zum Betanken mit Diesel, Treibgas (LPG) oder Erdgas. „Der Tank der zehn Kilowatt starken Brennstoffzelle aus dem Hause Hydrogenics kann wiederum wie ein konventioneller verbrennungsmotorischer Stapler in wenigen Minuten betankt werden.“ Außerdem müsse man in der Logistik unter Umständen mehr Platz für Austauschbatterien und Ladestationen einräumen. Schließlich bleibt noch das Problem der Batteriesäure in hygienisch sensiblen Branchen, wie Lebensmittel- oder Pharmaindustrie.

In den USA kommt die Brennstoffzellentechnologie schon bei einigen erfolgreichen Unternehmen zum Einsatz. Der Einzelhandelsriese Walmart etwa arbeitet in Ohio bereits seit einigen Jahren mit knapp 70 BZ-Lagertechnikgeräten an einem Standort. „Daran erkennt man, dass der mit Wasserstoff betriebene Stapler bereits heute ein tragfähiges Konzept ist“, erklärt Markus Bachmeier, Leiter des Bereiches 'Hydrogen Solutions' der Linde AG. Seiner Überzeugung nach könnten sich die Gabelstapler zum Leitmarkt für Brennstoffzellen entwickeln, „da hier die Wirtschaftlichkeit am nächsten dran ist“. Die Betankungsanlagen bei Walmart stammen von Linde Gas. „Seit der Inbetriebnahme unserer Zapfsäule wurden in Ohio mehr als 50.000 Betankungen durchgeführt.“ Die Gründe für den frühzeitigen Einsatz sind für die 'Early Adopters' ganz unterschiedlich und reichen von hygienischen Vorschriften über strenge Umweltauflagen bis hin zum Imagegewinn. Walmart nutzt die BZ-Fahrzeuge aus folgendem Grund: das schnelle Betanken mit Wasserstoff und die konstante Leistung bringt einen deutlichen Zeit- und Performancegewinn gegenüber den langen Austausch- und Ladezeiten herkömmlicher und im Laufe des Arbeitseinsatzes schwächer werdenden Bleiakkus. Die Schichtarbeit in den Walmart-Lagerhäusern wird dadurch produktiver.

Bei Linde Gas lag die Entscheidung für den Einsatz der innovativen Stapler von Linde MH nahe, betreibt man doch mit dem Linde Hydrogen Center schon seit dem Jahre 2006 eine der modernsten Wasserstofftankstellen Deutschlands. „Für Betriebe, bei denen Wasserstoff als Nebenprodukt erzeugt wird oder die bereits Wasserstoffbetankungsanlagen besitzen, ist unser neuer Stapler eine mögliche Alternative“, erklärt Hannes Schöbel vorstellbare Symbiosen. Die beiden Fahrzeuge des deutschen Pilotprojektes in Unterschleißheim ersetzen zwei Dieselstapler. Ein BZ-Stapler ist im Bereich der Gasflaschenbefüllung tätig, der andere wird für den Transport von Gasflaschen zwischen der Produktionshalle vor Ort und dem LKW-Verladeplatz eingesetzt. Produktionshalle und Tankstelle sind durch eine öffentliche Straße getrennt. Das stellte die Projektbeteiligten vor eine besondere Herausforderung. Denn um die Straße zu überqueren, benötigte der Stapler eine Straßenzulassung. In enger Zusammenarbeit mit den Fachleuten des TÜV Süd konnten die Konstrukteure von Linde MH aber schließlich alle Zulassungsvorschriften erfüllen und die benötigte Genehmigung wurde erteilt. Das BZ-Modell steht damit heute als bestellbare Kundenoption zur Verfügung und macht Linde Material Handling europaweit zum ersten Hersteller mit einem Brennstoffzellenstapler im Produkt-Portfolio.

„Der neue Stapler mit alternativem Antrieb basiert letztendlich auf einem unserer Topseller“, sagt Hannes Schöbel. Gemeint ist der 3-Tonnen-Elektro-Gegengewichtstapler Linde E30. Die erhöhte Kabinenvariante ermöglichte einerseits eine optimierte Sicht über die Last, andererseits über zusätzlichen Raum, um die Brennstoffzelle und einen Tank für den zur Versorgung der Zelle benötigten Wasserstoff unterzubringen. Durch den Wegfall der Batterie entstanden allerdings neue Anforderungen für die Gewichtsverteilung. Davon weiß Henning Meth, einer der Entwickler des Linde E30 FC zu berichten. „Der 80-Volt-Bleiakku des Basismodells wiegt etwa 1,8 Tonnen, die Brennstoffzelle, die die Stromquelle ersetzt, aber nur etwa 500 Kilogramm“, erklärt er. Der Stapler braucht jedoch ausreichend Gegengewicht, damit die Tragfähigkeit und Standsicherheit des Brennstoffzellenstaplers gewährleistet ist. „Wir mussten in unseren Plänen deshalb ein Zusatzgewicht berücksichtigen.“ Eine weitere Besonderheit des BZ-Staplers sind die sogenannten 'Supercaps'. Das sind große Kondensatoren, die als Zwischenspeicher fungieren und Leistungsspitzen abdecken, wie sie beispielsweise beim Befahren von Steigungen oder beim Heben auftreten.

Treibstoff in zweifacher Ausführung

Der Tank des neuartigen Flurförderfahrzeuges fasst 1,6 Kilogramm gasförmigen Wasserstoff. Dieser wird an speziellen Tankstellen wie sie das Linde Hydrogen Center bietet durch CGH2-Zapfsäulen mit einem Druck von 350 bar in weniger als drei Minuten gefüllt. Zum besseren Verständnis: CGH2 steht als Kürzel für 'Compressed Gaseous Hydrogen', also komprimierten gasförmigen Wasserstoff.

Am Linde Hydrogen Center wird das Element allerdings in flüssiger Form in einem vakuumisolierten Speicher bei minus 253 Grad Celsius gespeichert. In diesem Aggregatzustand besitzt der Wasserstoff eine wesentlich höhere Dichte. Die flüssige Speicherung erlaubt also, größere Mengen auf kleinerem Raum unterzubringen. So fasst der Speicher des Linde Hydrogen Centers bis zu 17.600 Liter oder zirka 1.100 Kilogramm. Eine spezielle Pumpe transferiert den flüssigen Wasserstoff vom Tank zum LH2-Dispenser - also zur Zapfsäule. Für die Versorgung des CGH2-Dispenser wird der flüssige Wasserstoff in einem speziellen Verfahren aufbereitet. Ein kompakter elektrischer Verdampfer ändert den Aggregatzustand des Wasserstoffes von flüssig zu gasförmig. Eine zweistufige Kompressorstation erhöht den Wasserstoffdruck anschließend auf die für die Betankung benötigten 350 bar. „Beim Thema Tankstelleninfrastruktur wird noch einmal die Vorreiterrolle des Gabelstaplers bei der kommerziellen Erstanwendung von Brennstoffzellen deutlich“, erklärt Linde Gas Manager Bachmeier. „Benötigen Sie im Bereich Automative etwa eine Dichte von 50 Tankstellen für die Versorgung eines PKW, reicht für den innerbetrieblichen Materialfluss eine Tankstelle für 50 Fahrzeuge.“

Sauber und sicher

Eine essentielle Komponente, wenn Wasserstoff als Treibstoff eingesetzt wird, ist natürlich auch immer das Thema 'Sicherheit'. Laien verbinden durch ihre Erinnerungen an Experimente im Chemieunterricht oder die Bilder des Luftschiffes Hindenburg, das 1937 in Flammen aufging, mit Wasserstoff oft eine gewisse Gefahr. Der Tankvorgang an einer Wasserstofftankstelle ist jedoch vergleichbar mit einer Erdgasbetankung und somit sicherer als an einer konventionellen Zapfsäule für Benzin oder Diesel. Die Tankkupplung des Wasserstoffdispensers wird beim Tanken mit dem Fahrzeug fest gekoppelt, es kann also kein Gas beim Tankvorgang unkontrolliert entweichen. Und auch bei der Konstruktion des Brennstoffzellenstaplers spielt die Zuverlässigkeit und Sicherheit des Fahrzeugs eine primäre Rolle. „So ist beim Linde E30FC das Gassystem gegen unzulässigen Druck und Temperatur mit Abblaseleitungen gesichert“, erklärt Fachmann Henning Meth. „Im Fehlerfall wird der Wasserstoff über eine Leitung am Fahrerschutzdach nach oben abgeblasen.“ Außer den Systemen selbst gehört natürlich der Mensch zu den wesentlichen Faktoren, um ein Höchstmaß an Sicherheit zu gewährleisten. „Dazu wird eine gewisse Technologiekompetenz für Wasserstoff und die Brennstoffzellentechnologie benötigt, die aber den Mitarbeitern des Kunden schnell vermittelt werden kann“, erklärt Markus Bachmeier.

Innovativ, sicher und umweltverträglich ist der neue Linde E30 FC in jedem Fall. Mit welchen Kosten aber muss ein Interessent rechnen? Der Anschaffungspreis liegt laut Produktmanager Hannes Schöbel etwa beim Dreifachen des Basismodells mit Bleiakku. „Im Gegenzug bekommen die Kunden ein alltagstaugliches Stück Zukunft mit den kombinierten Vorteilen von Verbrennungs- und Elektroantrieben“, sagt der Produktmanager. In den zwei Monaten seit der Inbetriebnahme haben die beiden neuen Stapler bei Linde Gas bereits 250 Betriebsstunden reibungslos absolviert. Projekte dieser Art sind sowohl für Linde MH als auch für Linde Gas wichtig, um die eigene Position als Innovationsführer zu festigen und weiter auszubauen. „Denn um Ideen für die Zukunft zu realisieren, benötigt man nun einmal Pioniergeist“, so Schöbel.