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Binnenschiff-Prototyp fährt mit Wasserstoff

Die University of Birmingham hat ein altes Kanalboot auf Wasserstoffantrieb umgerüstet. Dieselmotor, Getriebe und Tank wurden entfernt, installiert wurden ein Elektromotor, ein Batteriepack für kurzfristige Energieversorgung und eine Brennstoffzelle neben Wasserstoffspeicher, um die Batterien nachzuladen. Der Hydridspeicher - der Wasserstofftank - wurde von der Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt entwickelt. Im September 2007 ging das Schiff namens Ross Barlow auf Jungfernfahrt ins britische, 3500 Kilometer lange Binnenkanalnetz. Vergangenes Jahr fand die bisher längste Reise statt: vier Tage über 105 Kilometer durch 58 Schleusen. Nun ist Zeit für eine Bilanz, findet die Enpa.

Beim Umbau des 18 Meter langen Stahlbootes habe es zunächst gegolten, den Leistungsbedarf zu berechnen. Aufgrund von Erfahrungen mit anderen batteriebetriebenen Kanalbooten sei die Entscheidung auf einen zehn Kilowatt starken Permanentmagnetmotor gefallen. Die Energie für längere Reisen liefert eine kommerzielle Brennstoffzelle mit einem Kilowatt Dauerleistung. Die Leistung der Brennstoffzelle reicht jedoch nicht aus, um das Boot anzutreiben. Daher trage die Ross Barlow eine Pufferbatterie von 47 Kilowattstunden Kapazität in ihrem Schiffsbauch. Als Speichermedium wurden Bleiakkus verwendet. Sie seien wartungsarm, kostengünstig und leicht zu laden. Zudem spiele das Gewicht der Akkus spielt bei Binnenschiffen keine Rolle.

Die Wasserstoffversorgung der Brennstoffzelle übernehmen von der Empa entwickelte und vom Bundesamt für Energie (BFE) mitfinanzierte Hydridspeicher, die Wasserstoff mit einem Energieinhalt von 50 Kilowattstunden aufnehmen können. Das entspreche der Menge, die in 20 Gasdruckflaschen à zehn Liter steckt. Das Speichermaterial bestehe aus einer pulverförmigen Legierung aus Titan, Zirkonium, Mangan, Vanadium und Eisen. Dieses Metallpulver ist in luftdichten Stahlrohren eingeschlossen. Es soll Wasserstoff speichern und ihn bei Erwärmung wieder abgeben. Aus diesem Grund stecke jedes Speichermodul in einem Wassertank, der beheizt und auch gekühlt werden könne - denn beim Laden gebe das Metallpulver Wärme ab. Außerdem verfügt das Schiff über ein Solarpanel, das bis zu 320 Watt elektrische Leistung liefert.

Die Fahrt durch Kanäle und Schleusen bringe einen stark wechselnden Bedarf an Elektrizität mit sich. Um die Brennstoffzelle zu schonen, ziehe der Motor den Strom für die Fahrt aus den Bleibatterien. Eine typische Fahrt dauere vier bis sechs Stunden; dabei verbrauche das Kanalboot zwölf bis 18 Kilowattstunden Strom. Die Brennstoffzelle liefere im Dauerbetrieb 24 Kilowattstunden Energie pro Tag. Davon müssten auch die elektronischen Überwachungssysteme versorgt werden. Es stünden also rund 19 Kilowattstunden zum Laden der Pufferbatterien zur Verfügung - ausreichend Energie für eine sechsstündige Tagestour.

Beständigkeit und Zuverlässigkeit des Metallhydridspeichers wurde zuvor laut Empa im Labor überprüft. Für den Betrieb des Schiffes bedeute das: Wenn das Schiff 650 Kilometer pro Jahr auf britischen Kanälen zurücklege, müsse es zwölfmal pro Jahr mit Wasserstoff betankt werden. In diesem Fall würde der Hydridspeicher mehr als 100 Jahre halten - und damit die Lebensspanne des Kanalbootes überdauern.

Bei der viertägigen Sommerreise über 105 Kilometer seien an Bord der Schiffes insgesamt 106 Kilowattstunden verbraucht worden - inklusive Beleuchtung und dem Laden von Handys und Laptops der Besatzung. Davon habe die Batterie 71 Prozent, die Brennstoffzelle 25 Prozent und das Solarpanel vier Prozent geliefert.
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