Auch General Motors hat das Memo zum Brennstoffzellen-Lkw nicht erhalten

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General Motors sorgte letzte Woche für Aufsehen, als das Unternehmen eine Wasserstoff-Brennstoffzellen-Partnerschaft mit dem US-Spezial-Lkw-Unternehmen Autocar ankündigte. Offenbar war das nur die Spitze des Brennstoffzellen-Eisbergs. GM hat gerade eine neue Partnerschaft mit einem anderen führenden Lkw-Hersteller, Komatsu, angekündigt. Ziel des neuen Vorhabens ist die Dekarbonisierung des riesigen Elektro-Muldenkippers 930E von Komatsu. Moment, ist das nicht schon ein Elektro-Lkw?

Eine Wasserstoff-Brennstoffzelle für die Elektrifizierung der nächsten Stufe

Fast jeder Güterzug in den USA fährt mit Elektroantrieb, daher ist es keine Überraschung, dass es auch andere Schwerlast-Anwendungsfälle für elektrifizierte Mobilität gibt, darunter Bergbau-Lkw und andere, die in die Kategorie der beruflichen Nutzung fallen, wie z. B. Baugewerbe, Mülltransport und Forstwirtschaft Andere.

Der Haken daran ist, dass bei dieser Art der Elektromobilität ein dieselbetriebener Generator an Bord zum Einsatz kommt. Mit anderen Worten: Es handelt sich um ein dieselelektrisches Hybridsystem.

Vor etwa 100 Jahren tauchten in den USA erstmals dieselelektrische Lokomotiven auf, die sich schnell durchsetzten und Verbesserungen bei Leistung und Kraftstoffeffizienz ermöglichten. Eine ähnliche Berechnung gilt für spezialisierte Schwerlastkraftwagen, die im Bergbau, im Baugewerbe, in der Forstwirtschaft und anderen Schwerindustrien eingesetzt werden.

Das Problem ist, dass beim dieselelektrischen Antrieb immer noch Dieselemissionen entstehen. In den letzten Jahren haben Eisenbahnunternehmen damit begonnen, Batterien und Brennstoffzellen als Ersatz für Dieselkraftstoff einzuführen. Es geht nur langsam voran, aber die Früchte tragen eine 100-prozentige Elektrifizierung und ein emissionsfreier Betrieb.

Sowohl Batterien als auch Brennstoffzellen könnten in den kommenden Jahren bei der Dekarbonisierung von Lokomotiven und Spezial-Lkw eine Rolle spielen. Der Hauptunterschied besteht darin, dass Batterien an Bord als Energiespeicher für anderswo erzeugten Strom dienen. Brennstoffzellen erzeugen an Bord Strom durch eine Wechselwirkung zwischen Wasserstoff und Sauerstoff, die durch einen Katalysator ermöglicht wird. Brennstoffzellen erzeugen wie Batterien keine Luftemissionen. Die einzige Abgasemission ist Wasser.

Eine neue Wasserstoff-Brennstoffzelle für den 930E

Der 930E ist nur einer von vielen dieselelektrischen Berufslastkraftwagen, die heute auf dem Markt sind, aber GM geht offenbar davon aus, dass die neue Partnerschaft mit Komatsu den Weg für andere Firmen ebnen wird, sich mit Brennstoffzellen zu beschäftigen. Der Muldenkipper 930E mit Elektroantrieb ist „der weltweit meistverkaufte Muldenkipper der Ultraklasse“, betonte GM am Dienstag in einer Pressemitteilung.

Der Übergang zu einem kohlenstoffärmeren Profil ist ein Vorteil für Bergbauunternehmen. GM nennt auch betriebliche Vorteile, die über den Aspekt der Schonung des Planeten hinausgehen.

„Wasserstoff-Brennstoffzellen sind leicht und schnell aufzutanken und eignen sich ideal für die Elektrifizierung von Anwendungen, die traditionell mit Dieselmotoren betrieben werden“, erklärt GM. „Wasserstoff bietet eine effektive Methode, große Energiemengen an Bord des Fahrzeugs zu packen, ohne die Tragfähigkeit der Nutzlast zu beeinträchtigen.“

Der Bestseller-Status des 930E war nicht der einzige Grund, warum GM und Komatsu beschlossen, sich bei ihrer ersten Brennstoffzellen-Partnerschaft auf diesen speziellen Lkw zu konzentrieren. GM weist darauf hin, dass der 930E normalerweise während seiner gesamten Nutzungsdauer in derselben Mine läuft. Dies trägt dazu bei, die Berechnungen zu rationalisieren, die in die Planung von Wasserstofftankstellen für den Betrieb einfließen.

„Diese Fahrzeuge sind in der Regel während ihrer gesamten Lebensdauer in einer einzigen Mine im Einsatz, was die Herausforderungen bei der Dimensionierung und Bereitstellung einer effektiven Wasserstoffbetankungsinfrastruktur zur Wartung der Fahrzeugflotte vereinfacht“, erklärt GM.

Der grüne Wasserstoffwinkel

GM und Komatsu scheinen auch davon auszugehen, dass eine Wasserstofftankstelle vor Ort ein effizienterer Weg zur Dekarbonisierung eines Bergbaubetriebs wäre als der Aufbau einer neuen Ladestationsinfrastruktur für riesige batteriebetriebene Fahrzeuge.

Das bleibt abzuwarten, aber die neue Technologie für grünen Wasserstoff eröffnet das Potenzial, Wasserstoff für Brennstoffzellen vor Ort zu produzieren, indem Wind- oder Sonnenenergie genutzt wird, um Wasserstoffgas aus Wasser zu gewinnen. Wasserstoff fungiert auch als sein eigenes Energiespeichermedium, sodass eine Reihe von Lithium-Ionen-Batterien nicht erforderlich wären, um Schwankungen bei der Verfügbarkeit erneuerbarer Energien auszugleichen.

Auch die Fuel Cell and Hydrogen Energy Association weist darauf hin, dass eine kurze Betankungszeit möglich sein könnte Brennstoffzellen einen Vorteil verschaffen über Batterien.

50 Jahre Brennstoffzellen-Forschung und -Entwicklung zahlen sich für GM aus

Es wird noch ein paar Jahre dauern, bis wir wissen, wie sich die neue Wasserstoff-Brennstoffzelle 930E verhält. Die beiden Partner planen, den Lkw mit HYDROTEC-Brennstoffzellen von GM mit einer Leistung von 2 Megawatt anzutreiben und ihn irgendwann Mitte dieses Jahrzehnts im Komatsu-Testzentrum in Arizona zum Einsatz zu bringen.

Es könnte auch ein paar Jahre dauern, bis die neue Brennstoffzellen-Partnerschaft mit Autocar Früchte trägt, aber was sind schon ein paar kurze Jahre, wenn GM feststellt, dass das Unternehmen in den letzten fünf Jahrzehnten das Potenzial von Wasserstoff-Brennstoffzellen für den Antrieb der Fahrzeuge der Zukunft erforscht hat.

Zusätzlich zu Komatsu und Autcar hat GM in den letzten Jahren Kontakte zu Interessenvertretern der Luftfahrt- und Lokomotivindustrie knüpfen können. Das Unternehmen untersucht auch die Idee, solarbetriebene Brennstoffzellen einzusetzen Ladestationen für Batterie-Elektrofahrzeuge.

GM erlebte im Jahr 2020 einen Wendepunkt auf dem Weg zur Brennstoffzelle, als das Unternehmen eine Partnerschaft mit dem US-Startup Nikola aufgab, doch jetzt ist das Unternehmen in einer guten Position, um vom neuen Wasserstoff-Hub-Paket des US-Energieministeriums zu profitieren, das reichlich Unterstützung beinhaltet für Brennstoffzellen-Lkw.

Auch das Energieministerium lobte den Bereich der Wasserstoff-Brennstoffzellen-Lkw, als es das SuperTruck-3-Programm 2021 startete.

Das Energieministerium wählt im Kampf zwischen Batterie und Brennstoffzelle keine Partei, zumindest nicht in diesem Bereich Schwerlast-Lkw. Im März 2022 veröffentlichte das National Renewable Energy Laboratory der Agentur eine Studie, die zu dem Schluss kam, dass „bis 2030 fast die Hälfte der mittelschweren und schweren Lkw als emissionsfreie Fahrzeuge günstiger in der Anschaffung, im Betrieb und in der Wartung sein werden als herkömmliche dieselbetriebene Verbrennungsmotoren.“ Fahrzeuge.“

„Es wird erwartet, dass batterieelektrische Lkw vor 2030 preislich konkurrenzfähig gegenüber kleineren Lkw werden, während schwere Lkw mit einer Reichweite von weniger als 500 Meilen bis 2035 kostenmäßig konkurrenzfähig sein werden“, erläuterte NREL und fügte hinzu: „Wasserstoff-Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge sind es.“ Es wird erwartet, dass es bis 2035 kostenmäßig für schwere Langstrecken-Lkw mit einer Reichweite von mehr als 500 Meilen konkurrenzfähig wird.“

Da es kein kostenloses Dekarbonisierungs-Mittagessen gibt, müssen die Akteure der Brennstoffzellenbranche auch ihre Lieferketten bereinigen. Derzeit ist Erdgas die Hauptquelle der weltweiten Wasserstoffversorgung, wobei auch Kohle und Abgase eine Rolle spielen.

Die Bewegung für grünen Wasserstoff – zu der neben Biomasse und Abwasser auch die Wasserelektrolyse gehört – beginnt, nachhaltigere Alternativen anzubieten. Letztes Jahr startete GM eine grüne Wasserstoffpartnerschaft mit der US-Niederlassung des norwegischen Unternehmens Nel, was darauf hindeutet, dass der Autohersteller nach Möglichkeiten sucht, den Markt für grünen Wasserstoff zu beschleunigen (siehe viele weitere Informationen). CleanTechnica GM-Berichterstattung hier).

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Bild: „Eine vordere 3/4-Ansicht einer virtuellen Darstellung von Komatsus 930E-Muldenkipper das mit HYDROTEC-Brennstoffzellen betrieben wird“, mit freundlicher Genehmigung von Komatsu.