Toyota liefert Zellen für Wasserstoff-Zug

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Wolfgang Plank
Wolfgang Plank
  —  Lesedauer 2 min

Toyota treibt den sauberen Schienenverkehr voran: Als Mitglied des europäischen Konsortiums „Fuel Cell Hybrid Power Pack for Rail Applications“ (FCH2RAIL) liefert der japanische Konzern nun Brennstoffzellen-Module für einen Wasserstoff-Zug. Der ist selbst da emissionsfrei unterwegs, wo es keine elektrische Oberleitung gibt.

Das Potenzial dafür ist groß. Gerade einmal die Hälfte aller Bahnstrecken in Europa ist nach Angaben von Toyota elektrifiziert, auf den übrigen kommen vor allem Dieselloks zum Einsatz. Das zu Jahresbeginn gestartete EU-Projekt, dem neben Toyota weitere Partner aus Deutschland, Belgien, Spanien und Portugal angehören, will ein Hybrid-Modell. Sind Oberleitungen verfügbar, entnimmt der Zug den dortigen Strom. Ansonsten kommt die Energie aus dem „Fuel Cell Hybrid Power Pack“.

Wir wollen zeigen, dass ein solcher Bimodus-Zug eine wettbewerbsfähige und umweltfreundliche Alternative zum Dieselzug ist„, sagt Projektleiter Holger Dittus vom Institut für Fahrzeugkonzepte am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Das modulare Antriebssystem lässt sich beliebig anpassen. Mehr Wasserstoff-Tanks erhöhen die Reichweite, während die Zahl der Brennstoffzellen- und Batteriemodule die Antriebsleistung beeinflusst. Dadurch kann ein Zug individuell gestaltet werden – sowohl für den Personen- als auch für den Güterverkehr.

Innerhalb von vier Jahren soll mit einem Budget von 14 Millionen Euro ein entsprechendes Antriebssystem entwickelt, getestet und zugelassen werden. Gefördert wird das Projekt dabei mit zehn Millionen Euro von der Technologie-Initiative „Fuel Cells and Hydrogen 2 Joint Undertaking“.

Im Rahmen des Projekts wird ein elektrischer Nahverkehrszug des spanischen Herstellers CAF umgebaut, der von der spanischen Staatsbahn Renfe zur Verfügung gestellt wird. Eine der zentralen Komponenten des Energiesystems an Bord sind die verpackten Brennstoffzellen-Systemmodule von Toyota Motor Europe (TME), während CAF die Batterien und Stromrichter liefert.

Toyota greift hier auf seine Erfahrungen mit der inzwischen in zweiter Modellgeneration gebauten Brennstoffzellen-Limousine Mirai zurück. Ende Februar hatte der japanische Automobilhersteller auch den kommerziellen Vertrieb von kompakten Brennstoffzellen-Systemmodulen angekündigt, die sich für unterschiedliche Anwendungen eignen – auf der Straße und der Schiene, aber auch auf dem Wasser.

Erste Funktionstests mit dem Zug-Prototypen und Probeläufe für die Zulassung finden auf spanischen und portugiesischen Bahnstrecken statt. Das spanische Wasserstoff-Forschungszentrum Centro National de Hidrogeno (CNH2) wurde unter anderem mit dem Bau einer Wasserstoff-Tankstelle zur Betankung des Prototyps betraut. Die Abwärme der Brennstoffzellen soll darüber hinaus zum Heizen und Klimatisieren des Zuges genutzt werden.

Quelle: Toyota – Pressemitteilung vom 9. April 2021

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Wolfgang Plank

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Wolfgang Plank ist freier Journalist und hat ein Faible für Autos, Politik und Motorsport. Tauscht deshalb den Platz am Schreibtisch gerne mal mit dem Schalensitz im Rallyeauto.

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Daniel W.:

Ich wüsste nicht warum ich bei E-Fahrzeugen „tuten und blasen“ sollte.

Strauss:

Richtig erkannt, Jack, dieser Daniel hat von tuten und blasen 0 Ah……
Er soll sich mit Algo ritmen eindecken, dann gehts direkt in die Klappse….

Daniel W.:

Geplant wird viel …

Wasserstoff-Großprojekte für mehr als 300 Milliarden US-Dollar in der Pipeline.

… mehr als 30 Länder Wasserstoff-Roadmaps veröffentlicht, und viele Regierungen haben öffentliche Mittel zur Unterstützung der Wasserstofftechnologie zugesagt.

Die Produktionskosten für Wasserstoff … können daher bis 2030 auf 1,40 bis 2,30 US-Dollar pro Kilogramm sinken.

Der Transport von Wasserstoff von Nordafrika nach Deutschland könnte zu einem Preis von 0,50 US-Dollar pro Kilogramm realisierbar sein.

(Quelle: pv-magazine.de – Februar 2021).

Zwei Großprojekte für grünen Wasserstoff.

Eine Düngemittelfabrik und die Keramikindustrie in Spanien verzichten künftig auf Erdgas und setzen auf grünen Wasserstoff. Die geplanten Elektrolyseure haben eine Gesamtleistung von 900 MW.

(Quelle: ingenieur.de – Februar 2021).

Europäisches Großprojekt zur Förderung von Wasserstofftechnologien geht in die Startblöcke.

Interessenbekundungsverfahren für ein IPCEI Wasserstoff ist gestartet.

(Quelle: bmwi.de – Januar 2021).

WASSERSTOFF:

Bericht zählt 228 angekündigte Großprojekte weltweit.

Ein aktueller Bericht des Wasserstoffsrats (Hydrogen Council) zeigt eine rasche Beschleunigung von Wasserstoffprojekten als Reaktion auf internationale Dekarbonisierungsverpflichtungen.

Entlang der Wertschöpfungskette wurden weltweit 228 Großprojekte angekündigt, von denen 85 % in Europa, Asien und Australien angesiedelt sind, so der Bericht.

(Quelle: energie-und-management.de – Februar 2021)

… aber umgesetzte Projekte sind spärlich.

bis 2030 auf 1,40 bis 2,30 US-Dollar pro Kilogramm

Transport von Wasserstoff von Nordafrika nach Deutschland könnte zu einem Preis von 0,50 US-Dollar pro Kilogramm

Saudi Arabien hat mit der PV-Anlage beim Großprojekt ca. 1,04 ct/kWh ins Auge gefasst wird, also ca. 0,57 $ Strom plus 0,50 $ Transportkosten für 1 kg Wasserstoff, zusammen 1,07 $ – aber es soll ja auch Gewinn (…?) abwerfen.

Wenn Düngemittelfabrik und die Keramikindustrie PV-Anlage und Eletrolyse vorort machen, dann können sie die Abwärme nutzen und Transportkosten sparen.

weltweit 228 Großprojekte angekündigt

228 Großprojekte mit Wasserstoff – zumindest mal angekündigt – jetzt muss man nur noch Dumme finden, die das alles auch bezahlen und das dürften wie immer und weltweit die Steuerzahler sein. Etwas anderes fällt der Industrie auch nicht ein, wozu auch selber zahlen? – das würde ja Gewinne und Dividende schmälern.

Mein Fazit:

Beim Wasserstoff geht die Rechnung für die Industrie nur auf, wenn der Steuerzahler einen Großteil der Investitionen und Risiken (z.B. dauerhafte Subvention von Wasserstoff) übernimmt – ähnlich wie bei den Atomkraftwerken.

Strauss:

Vorschlag an Sebastian:

Bitte dieses Forum auf neue alternative Antriebe für PKW S begrenzen.

Die meisten Leser hier sind umsteigewillige Autofahrer, die über den neuesten Stand und aus solchen Erfahrungen direkt aus der Praxis lernen möchten.
Die interessiert ein Laienpalaver der Herren Mark,Wolfbrecht und dem sich in jedem Satz selber widersprechede Daniel in keiner Weise.
Wir haben hier viele Leser die nicht Maschinen Ingenieur gelernt haben, aber gerne dazu lernen möchten.
Bei den Dreien ist aber Hopfen und Malz verloren, weil sie jegliche Unterschiede zwischen normalem E Autoantrieb und den zum Schwerverkehr gehörenden,absolut nicht unterscheiden können.
In einem speziellen Forum wäre es aber der Mühe wert zu zeigen, wie sich der Schwerverkeht abgrenzt und eine ganz andere weltweite Aufgabe bedeutet.
Da auch Toyota in der Beziehung keinen Tunellblick hat, sind dank ihrem frühen Erscheinen mit dem Mirai im Bau von Brennstoffzellen, halt auch schon wieder Erfahrungen vorhanden, die es erlauben weiter zu sein, als solche die generell in der Beziehung geschlafen haben.

rabo:

Eine sehr gute und weitsichtige Antwort!

Daniel W.:

Nachtrag:

Brennstoffzellenantriebe.

Die ersten Wasserstoffzüge gehen 2021 in die Serienfertigung.

Der französische Bahntechnikhersteller Alstom sieht sich weltweit führend in der Entwicklung von Schienenfahrzeugen mit Brennstoffzellenantrieb und will diese Position in den nächsten Jahren ausbauen.

Entwicklungszentrum des Konzerns ist das deutsche Werk in Salzgitter, wo seit 2014 an einem Wasserstoff angetriebenen Regionalzug gebaut wird. 2021 geht das Fahrzeug in die Serienfertigung.

Der Bedarf an emissionsfreien Fahrzeugen ist auch in Deutschland hoch. Rund 10.000 Kilometer des Eisenbahnnetzes von 33.000 Kilometern werden trotz des Ausbauprogramms der Bahn vorerst weiter keine elektrische Oberleitung haben.

Und der in Europa gefürchtete chinesische Bahntechnikkonzern CRRC hat nach Angaben aus Fachkreisen bislang nur eine Straßenbahn mit Wasserstoffantrieb angekündigt.

(Quelle: handelsblatt.com – Januar 2021)

10.000 km Oberleitungen x über 1 Mio. Euro pro km = über 10 Mrd. Euro.

Hätte die Bahn nur gut eine 1/2 Milliarde Euro in den letzten 20 Jahre in die Oberleitungen investiert, dann könnte Deutschland wie die Schweiz 100% elektrisch fahren, sowohl im Personen- wie im Güterverkehr.

Und weltweit? – 2018 gab es wohl nur 1 Wasserstoff-Zug im Linienbetrieb.

Der weltweit erste Wasserstoff-Zug fährt im regulären Linienbetrieb.

Der Coradia iLint wird im Elbe-Weser-Netz eingesetzt.

(Quelle: ingenieur.de – September 2018)

Und 3 Jahre später? – wo sind die vielen Wasserstoff-Züge weltweit?

Daniel W.:

Ein Artikel aus dem Jahr 2018.

Coradia iLint: Alstoms Brennstoffzellenzug

Die Brennstoffzellen liefern jeweils eine Leistung von 200 Kilowatt. Zum Anfahren benötigten der Antrieb und die Bordsysteme des Zuges allerdings 800 kW. Die restliche Leistung kommt aus einem Lithium-Ionen-Akku im Boden des Zuges. In der Beharrungsfahrt, also wenn der Zug mit annähernd konstanter Geschwindigkeit unterwegs ist, reicht die Leistung der Brennstoffzellen, den Zug zu betreiben. Überschüssiger Strom wird im Akku gespeichert.

Der Zug fährt eine Höchstgeschwindigkeit von 140 Kilometern pro Stunde – so schnell wie auch ein Dieselzug. Mit einer Tankfüllung … etwa 1.000 km weit.

Anders als in der Schweiz sind die Streckennetze in anderen europäischen Ländern nicht durchgehend mit einer Oberleitung ausgestattet. In Deutschland sind es etwa 60 Prozent. Bis zum Jahr 2025 sollen es 70 Prozent sein. … Ein Kilometer Oberleitung kostet über eine Million Euro.

…. mit einem Druck von 350 bar gespeichert. … wie bei Wasserstoffbussen.

Pro Kilometer … zwischen 0,18 und 0,28 kg Wasserstoff, …

(Quelle: golem.de – April 2018)

Wasserstoffzug braucht 18 – 28 kg H2 auf 100 km bzw. 180 – 280 kg H2 für 1.000 km., er würde also 3 – 4 mal soviel H2 verbrauchen wie ein H2-Lkw.

BEV-Zug mit Batterien von Akasol ca. 25 – 27 Tonnen Batteriegewicht für 1.000 km, hier wäre der BEV-Zug eher für 100 km geeignet mit ca. 2,6 to an Batterien zur Überbrückung zwischen den Oberleitungsstrecken.

Für 1 Mrd. Euro gibts knapp 1.000 km Oberleitungen – soviel ist das auch wieder nicht, wenn man bedenkt was die Deutsche Bahn im Ausland investiert.

John Ahab:

Google: Wasserstoff Grossprojekte
(Hätten Sie auch selbst drauf kommen können).

Daniel W.:

dass die Welt gar keine andere Wahl hat als CO2-freien Strom im Überfluss zu produzieren

Schön, wenn die Welt das machen will, aber ich sehe keinen Sinn den Wasserstoff in heißen Ländern zu produzieren, die die Abwärme (beliebtes H2-Argument) garnicht nutzen können, und ihn dann aufwändig und teuer hierher zu transportierenausser für Industrieanwendungen, aber dann sollte die Industrie die Wasserstoffkosten auch selber zahlen und nicht die Bürger über H2-Fahrzeuge daran beteiligen wollen.

Rein-elektrische Fahrzeuge immer günstiger, weil Batteriepreise und Batteriegewicht sinken – jetzt sollten Politik und Wirtschaft auch die Verteilung des (überschüssigen) Ökostroms in den Griff bekommen – vor allem Wind- und Sonnenstromproduktion nicht behindern.

Jack Sperling:

2/3 haben Sie inzwischen kapiert; da tönen Sie bald wie M.M.
Jetzt müssen sie noch ein bisschen über den Zaun schauen und sehen dann, dass die Welt gar keine andere Wahl hat als CO2-freien Strom im Überfluss zu produzieren, auch daran ist, das umzusetzen, und somit auch zwangsläufig Wasserstoff für die Speicherung einzusetzen. Wie denn sonst?

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