Der Bus der Zukunft – CO2-frei durch Köln

Wasserstoffhybrid-Bus im Hintergrund der Dom (Bild: Thilo Schmülgen/FH Köln)

Professor Andreas Lohner demonstrierte auf einer Stadtrundfahrt eine abgasfreie Alternative im ÖPNV: einen Bus mit Wasserstoffantrieb. Wasserstoff hat Köln in großen Mengen. Das Element ist ein Abfallstoff der chemischen Industrie in der Region. Bisher kaum verwertet, könnte man tausend Busse als öffentliches Verkehrsmittel mit diesem Brennstoff betanken – als Null-Emissions-Fahrzeuge.

In der Praxis sind bereits vier Prototypen in Köln und Amsterdam im Einsatz. Entwickelt hat sie Prof. Dr. Andreas Lohner von der Fakultät für Informations-, Medien- und Elektrotechnik in einem Kooperationsprojekt. Dass die Busse im Einsatz einem Dieselfahrzeug nicht nachstehen, konnten sich die Besucher bei „Wissenschaft in Kölner Häusern“ überzeugen: auf einer Stadtrundfahrt präsentierte Professor Lohner die umweltschonende Alternative zum Dieselmotor.

Nickel-Metallhydrid-BatterieKlein und handlich: Eine Energiequelle ist der Doppelschichtkondensator, auch SuperCap genannt. (Bild: Thilo Schmülgen/FH Köln)

Energiegewinn durch Bremsen

„Eigentlich fahren wir in einem Müllverbrennungsfahrzeug“, sagt Prof. Dr. Andreas Lohner. Die Wasserstoffreste werden in den gasförmigen Zustand gefiltert, als H2. Damit wird der Bus betankt. Um zu fahren, greift der Bus auf insgesamt drei Energiequellen zurück: Brennstoffzellen, Nickel-Metallhydrid-Batterie und einen Doppelschichtkondensator. In der Brennstoffzelle reagiert der Wasserstoff mit Sauerstoff aus der Umgehungsluft zu Wasser. Es entsteht elektrischer Strom für den Elektromotor, der dem Fahrzeug konstant Energie zuführt. Gleichzeitig agiert der Doppelschichtkondensator als dynamische Energiequelle: Beim Bremsen im Stop-and-Go-Verkehr der Großstadt entsteht über die Reifen kinetische Energie. Anders als bei einem Dieselmotor wird hier die Energie auch genutzt: Der Kondensator lädt sich auf. Beim Anfahren und Beschleunigen entlädt sich diese Energie. Die Batterie und die Brennstoffzellen werden geschont. Die Batterie dient vor allem als Regelinstrument zwischen den beiden anderen Energieformen. Für die Fahrgäste ist das Fahrgefühl kaum anders als bei einem herkömmlichen Bus – man hört zwar Motorengeräusche, es fehlt allerdings die Vibration, die von einem Verbrennungsmotor ausgeht.

Prof. Dr. Andreas Lohner erklärt den Fahrgästen, mit welchen Energiequellen der Bus angetrieben wirdProf. Dr. Andreas Lohner erklärt den Fahrgästen, mit welchen Energiequellen der Bus angetrieben wird (Bild: Thilo Schmülgen/FH Köln)

Alternative mit hohen Entwicklungskosten

Weil sich im Raum Köln durch die chemische Industrie der kohlendioxidfreie Energieträger anbietet, hat das Land Nordrhein-Westfalen gemeinsam mir den Niederlanden die Entwicklung des Brennstoffzellen-Hybridantriebs für Stadtbusse gefördert. Die Regionalverkehr Köln GmbH setzt zwei von ihnen als Linienbusse ein – die anderen beiden sind in Amsterdam unterwegs. Wie bei allen Prototypen ist durch die hohen Entwicklungskosten der Produktionspreis pro Bus nicht mit einem Serienmodell zu vergleichen: 1,8 Mio. Euro teuer ist das Null-Emissions-Fahrzeug – nur bis zu 400.000 Euro kostet ein Dieselbus von der Stange. Erst wenn flächendeckend Busse auf Wasserstoff eingesetzt werden, sinken auch die Produktionskosten. Auch in anderen Bereichen kann der saubere Bus nicht ganz mit dem Verbrennungs-Konkurrenz mithalten: Eine Tankfüllung reicht für 200 km, das entspricht einer Einsatzzeit von 10 Stunden – Dieselbusse sind im Betrieb bis zu 16 Stunden am Tag im Einsatz. Und auch in der Statik ist der Hybridbus nicht so günstig: Die Brennstoffzellen und Batterien sind auf dem Dach angebracht und wiegen so viel wie ein Kleinwagen. Dadurch sind nur maximal 80 km/h Geschwindigkeit vertretbar. Autobahnfahrten sind damit vorerst ausgeschlossen. Doch darum geht es den Betreibern auch nicht: „Rund 20 Prozent des CO2-Ausstoßes kommen über den Verkehr“, erläutert Professor Lohner. „Der Wasserstoffhybridbus ist eine sehr gute Alternative, um im öffentlichen Nahverkehr den Bedarf umweltschonend abzudecken.

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