Busse mit Wasserstoffantrieb für mehr Klimaschutz im Großstadtleben
Wasserstoff-Busse gelten mit ihrem alternativen Antrieb als große Chance, den ÖPNV klimafreundlicher zu gestalten. Bisher ist die Menge an Fahrzeugen mit dieser Technologie überschaubar, jedoch wird sie von Expert:innen und Autoherstellern als vielversprechende Antriebsart der Zukunft gesehen. Was genau Wasserstoff-betriebene Busse auszeichnet, welche Vorteile die Fahrzeuge mit sich bringen und wie viele in Düsseldorf zum Einsatz kommen sollen, haben wir hier für Sie zusammengefasst.
Brennstoffzellen-Busse (Fuel-Cell-Buses), auch Wasserstoff-Busse genannt, zählen ebenso wie rein Batterie-elektrische Busse zu den umweltfreundlichen Elektrofahrzeugen. Der entscheidende Unterschied zu den batteriebetriebenen Elektrobussen liegt dabei jedoch darin, dass Wasserstoff-Busse ihren Strom selbst erzeugen. Für den Antrieb der Busse sorgt eine Brennstoffzelle, die auf der Basis einer elektrochemischen Reaktion elektrische Energie aus Wasserstoff (Hydrogen) erzeugt.
Je nachdem welcher fahrzeugseitige Energiespeicher die Hauptenergiequelle des Busses darstellt, wird zwischen zwei verschiedenen Arten von Brennstoffzellen-Busse unterschieden: Brennstoffzellen-Hybrid-Busse und Brennstoffzellen-Range-Extender-Busse. Beide Varianten verfügen über eine Brennstoffzelle, Hochvoltbatterie und einen Drucktank für den Wasserstoff als Hauptkomponenten.
Das Funktionsprinzip variiert jedoch nach Art des Wasserstoff-Busses:
Brennstoffzellen-Hybrid-Bus: Bei diesen Elektrobussen erzeugt eine Brennstoffzelle den überwiegenden Teil der Energie. Eine relativ kleine Batterie (< 30 kWh) speichert den aus der Brennstoffzelle gewonnenen Strom zwischen und stellt diesen dem Antriebsstrang bei Bedarf zusätzlich zur Verfügung. Darüber hinaus speichert die Batterie auch die Energie, die beim Bremsen durch Rekuperation (Energierückgewinnung) erzeugt wird.
Brennstoffzellen-Range-Extender-Bus: Die Hauptenergiequelle dieser Wasserstoff-Busse ist eine vergleichsweise große Batterie (> 200 kWh), die extern geladen wird. Eine zusätzliche, meist leistungsmäßig kleinere Brennstoffzelle sorgt wiederum als Reichweitenverlängerung (Range-Extender) dafür, dass die Reichweite durch kontinuierliches Nachladen der Batterie vergrößert wird.
Im Vergleich zu den Range-Extender-Bussen werden Brennstoffzellen-Hybrid-Busse schon in Serien hergestellt. Das Innere der Wasserstoff-Busse kommt dem der Dieselbusse nahe. Die Ausstattungsvarianten bestehen wie üblich aus beispielsweise einer 2+2-Bestuhlung und einem 3-Türen-System.
Die Brennstoffzelle eines Wasserstoff-Busses erzeugt Strom für den Elektromotor mithilfe einer elektrochemischen Reaktion bei niedrigen Temperaturen. Genau genommen bedeutet das: In einer Brennstoffzelle reagieren Wasserstoff und Sauerstoff unter der Abgabe elektrischer Energie zu Wasser. Während der sogenannten umgekehrten Elektrolyse entsteht elektrischer Strom, der dann in einer Hochvoltbatterie (meist auf dem Fahrzeugdach) gespeichert wird oder direkt die Elektromotoren antreibt. Während des Betriebs wird nur Wasserdampf ausgestoßen. Lokal entstehen keine schädlichen Abgase, die die Umwelt belasten. Ein weiterer Vorteil: Bei der chemischen Reaktion entsteht auch Wärme. Diese kann im Winter zur Beheizung der Busse genutzt werden.
Laut Umweltbundesamt muss der Verkehr in Deutschland bis spätestens 2050 treibhausgasneutral werden, um die Klimaziele des Landes zu erfüllen. Als Zwischenziel beschloss die Bundesregierung daher, die Treibhausgas-Emissionen des Verkehrs bis 2030 um 42 Prozent gegenüber 1990 zu senken. Elektrofahrzeuge schaffen hier Abhilfe. Ob rein batteriebetrieben oder alternative Antriebe wie Erdgas oder Wasserstoff – elektrisch betriebene Verkehrsmittel gewinnen nicht nur im privaten Gebrauch immer mehr an Bedeutung. Auch im öffentlichen Personennahverkehr werden stetig Verbrennungsmotoren durch elektrische Antriebe ersetzt.
Der Trend zu den mit Wasserstoff betriebenen Bussen nimmt seit 2020 immer mehr Fahrt auf. Waren im Vergleich zu den batterieelektrischen Bussen (insgesamt 385, Stand 2020) im genannten Jahr nur 24 Brennstoffzellen-Busse in Deutschland unterwegs, schreitet der Ausbau immer weiter voran.
Ob in Köln, Wuppertal oder auch in anderen Städten – mit Wasserstoff betriebene Busse dienen einem klimafreundlicheren ÖPNV, was überdies auch einen Anreiz darstellt, künftig auf konventionelle Autos zu verzichten oder eben solche mit Verbrennungsmotoren durch elektrisch betriebene Modelle zu ersetzen.
Der Einsatz erster Wasserstoff-Busse in Düsseldorf ist für 2023 vorgesehen. Zehn Busse der Rheinbahn sollen künftig auf der Linie 732 zwischen Hafen, Hauptbahnhof und Eller eingesetzt werden. Um den Umstieg auf Brennstoffzellen-Busse so erfolgreich wie nur möglich umzusetzen, müssen die dafür notwendigen Voraussetzungen geschaffen werden. Für die erforderliche Infrastruktur kooperieren die Stadtwerke Düsseldorf, die Rheinbahn und der Wasserstofftankstellenbetreiber H2 MOBILITY Deutschland. Dabei bringt jeder Partner seine Stärken in das Projekt ein – für den Klimaschutz.
Die Stadtwerke Düsseldorf investieren in einen Elektrolyseur mit einer Leistung von einem Megawatt (MW), um künftig grünen Wasserstoff vor Ort produzieren zu können. Die Rheinbahn beschafft im Rahmen der Umstellung ihres Fuhrparks auf klimafreundliche Antriebe 20 Brennstoffzellen-Busse. Im ersten Quartal 2023 werden die ersten zehn davon ausgeliefert, die anderen zehn befinden sich im Bestellprozess. Tanken werden die Busse zukünftig an einer Tankstelle des Partnerunternehmens H2 MOBILITY auf dem Gelände der Stadtwerke am Höherweg in Flingern.
Das Projekt wird im Rahmen des Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie mit insgesamt rund 1,2 Millionen Euro durch das Bundesministerium für Digitales und Verkehr gefördert. Die Förderrichtlinie wird von der NOW GmbH koordiniert und durch den Projektträger Jülich (PtJ) umgesetzt. Die Gesamtkosten für die Realisierung des Projekts liegen bei drei Millionen Euro.
Die Brennstoffzellen-Mobilität birgt große Potenziale für lange Distanzen und schwere Fahrzeuge. Was Wasserstoff als umweltfreundlichen und besonders effektiven Treibstoff auszeichnet, erfahren Sie hier.
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Joachim Gerloff • 7. November 2023
