Automotive Anwendungen

Stromerzeugung für Freizeit- und gewerbliche Anwendungen

Auxiliary Power Units (APU) werden zur Erzeugung elektrischer Energie unabhängig vom Antriebsaggregat in mobilen Anwendungen eingesetzt. Damit können in Stand- beziehungsweise Ruhezeiten Bordgeräte mit dem erforderlichen Strom betrieben werden. Einsatzmöglichkeiten ergeben sich zum Beispiel in Flugzeugen, auf Schiffen, in Lastkraftwagen, aber auch im Freizeitbereich wie etwa beim Camping (Reisemobile, Wohnwagen) oder auf Yachten.

OWI beschäftigt sich mit der technischen Weiterentwicklung von APUs auf Basis von Brennstoffzellensystemen, die mit dem Kraftstoff im Hauptantrieb betrieben werden oder durch weitere Kraftstoffe wie etwa Methanol, die in separaten Tanks mitgeführt werden. Das Ziel ist, ihren Wirkungsgrad und die Lebensdauer zu erhöhen sowie die Schadstoffemissionen zu reduzieren. Gleichzeitig soll die Stromversorgung möglichst konstant und dauerhaft gesichert sein.

Brennstoffzellen-APU für Trucks

Insbesondere in den USA, wo in weiten Teilen die anti-idling-laws verbrennungsmotorische APUs verbieten, haben Brennstoffzellen-APUs gute Marktchancen. Foto: iStock.com / rpernell

Für Hersteller von Systemen zur portablen Stromerzeugung (APU, Auxiliary Power Unit) ergeben sich durch strengere Umweltschutzauflagen der Gesetzgeber weltweit neue Märkte. So zum Beispiel in den USA durch die „Anti-idling“-Gesetzgebung. Amerikanische Trucks konnten bisher ihre Stromversorgung für die Klimatisierung und andere technische Geräte aus Stromgeneratoren bzw. laufenden Motoren auch während ihrer Standzeiten beziehen. Die Folgen, wie hoher Schadstoffausstoß und Schallemissionen, sollen mit dem gesetzlichen Verbot dieser gängigen Praxis eingedämmt werden.

Für die emissions- und geräuscharme Stromversorgung von Lastkraftwagen ohne laufenden Motor bieten sich an Bord integrierte Brennstoffzellensysteme an. Sie arbeiten idealerweise auf der Basis des an Bord vorhandenen Dieselkraftstoffs und wandeln ihn durch Reformierung in ein Brenngas um, das in einer Brennstoffzelle in elektrische Energie umgesetzt wird.

OWI war in einem Verbundprojekt mit mehreren Partnern an der APU-Entwicklung beteiligt. Der Fokus lag dabei auf der Entwicklung des Gesamtsystems und der Einzelkomponenten. Dazu zählten etwa auch Lebensdaueruntersuchungen von metallischen Materialien, die Entwicklung einer Nachverbrennungseinheit, Reformerentwicklung, experimentelle Untersuchungen der Brennstoffzellen sowie die Entwicklung einer Steuerung und geeigneter Betriebsstrategien.

Weiterführende Informationen auf der OWI-Homepage:

Hintergründe zum technischen Konzept

Projektsteckbrief

Portable Stromerzeugung für Freizeitanwendungen

Kompaktes Brennstoffzellensystem aus dem Verbundprojekt „MiMeMiz“. Foto: OWI

Seit geraumer Zeit wird an einer netzunabhängigen Stromversorgung durch Brennstoffzellensysteme für Geräte mit niedriger bis mittlerer elektrischer Leistungsaufnahme geforscht. Die Versorgung etwa von Laptops oder Zweirädern soll stabil funktionieren, klein, portabel, kostengünstig und damit marktfähig sein. Für den Betrieb technischer Geräte mit mittlerer Leistungsaufnahme, etwa in Reisemobilen und auf Segel- oder Motoryachten, sind Stromgeneratoren auf der Basis von Benzin- oder Dieselmotoren die derzeit gängige Technik zur Stromerzeugung. Ihre Nachteile sind ein relativ geringer Wirkungsgrad sowie hohe Schall- und Schadstoffemissionen. Dies schränkt ihre Einsatzmöglichkeiten in Freizeitanwendungen ein.

Einer der erfolgversprechenden Ansätze zur Umgehung dieser Nachteile ist, mit autarken, kompakten, leistungsstarken Brennstoffzellen- und Reformer-Kombisystemen Strom aus logistischen Brenn- und Kraftstoffen zu erzeugen. Am OWI wird an portablen Brennstoffzellensystemen mit einer elektrischen Leistung von 50 Wel bis 3 kWel geforscht und entwickelt. Die Systeme erzeugen auf der Basis von Dieselkraftstoff oder regenerativ herstellbarem Methanol ein Brenngas, das von der Brennstoffzelle in elektrische Energie umgesetzt werden kann. Die Systementwicklung beinhaltet den Brenngaserzeuger, die für die jeweilige Art der Anwendung am besten geeignete Brennstoffzelle (LT-PEM, HT-PEM, SOFC), eine Batterie als Zwischenspeicher, sowie die Auswahl von Balance of Plant-Komponenten (BoP), wie zum Beispiel Gebläse, Pumpen, Steuerungselektronik und Klimakompressor.

Marktfähige Systeme im Freizeitbereich müssen mit Blick auf ihre Produktion und den späteren Betrieb kostenoptimiert sein. OWI entwickelt in Projekten (zum Beispiel MÖWE III oder Mikro-Brennstoffzelle und Methanol-Reformat) mit Industriepartnern und Forschungsinstitutionen Brennstoffzellensysteme bis zur technischen Reife.