HyPerLife: Vereinheitlichtes und modulares Brennstoffzellensystem-Konzept für PKW- und NKW-Anwendungen

Abstract

Die erreichbare Reichweite und Betankungszeiten von Brennstoffzellenfahrzeugen spiegeln das heutige Mobilitätsverhalten wider. Die Brennstoffzelle ist damit ein unabdingbares Konzept für die Mobilität der Zukunft. Zusätzlich ist eine emissionsfreie Mobilität möglich, was zunehmend in Ballungszentren und darüber hinaus gefordert wird. Die Brennstoffzelle kann sowohl bei PKW- als auch NFZ-Anwendungen ihre Vorteile ausspielen und ist darüber hinaus sehr gut in die für die Erreichung der CO2-Ziele erforderliche H2-Wirtschaft eingebettet. Die Brennstoffzelle für mobile Anwendungen ist technisch reif. PKWs sind in Kleinserie auf dem Markt – viele NFZ-Anwendungen sind angekündigt. Auch wenn sich die Brennstoffzelle in den nächsten Jahren zunächst im NKW-Bereich durchsetzen wird, ermöglicht erst der Stückzahleffekt des PKW-Bereichs die erforderlichen weiteren Kostensenkungen. Daher ist es unabdingbar und Ziel von HyPerLife neue System- und Komponentenansätze zu finden, die mit geringen Änderungen sowohl für den PKW als auch für NFZ einsetzbar sind. Die Anforderungen im PKW- und NFZ-Markt sind sehr unterschiedlich, was für die Konzeption eines einheitlichen Systemansatzes eine erhebliche Herausforderung bedeutet. Im PKW-Bereich sind die Systemkosten und die Erfüllung von Komfortansprüchen entscheidend – bei NFZ-Anwendungen eher die Betriebskosten, die sich durch Anforderungen hinsichtlich H2-Verbrauch und Lebensdauer des Systems ausdrücken. Um das im Einklang zu bringen, werden im Projekt HyPerLife die Wechselwirkungsmechanismen unter den o.g. Zielgrößen tiefgehend sowohl simulativ als auch experimentell auf Gesamt- und Subsystemebene untersucht. Dabei werden stationäre und dynamische Effekte in allen Betriebszuständen des Systems berücksichtigt. Einseitige Lösungen werden hier gegenüber optimalen Gesamtsystemlösungen niedriger gewichtet. Der Effekt von Topologie- bzw. Betriebsstrategieänderungen auf die Zielgrößen wird einzeln und in seiner Wechselwirkung analysiert und bei der Designentscheidung berücksichtigt. Bosch baut dabei auf Vorerfahrungen aus öffentlich geförderten Projekten (z.B. HyPerFormance) und internen Vorausentwicklungsarbeiten auf. Im Ziel entsteht so ein modulares Brennstoffzellensystemkonzept für eine große Anwendungsbreite. Damit werden wichtige Grundlagen für das Erreichen hoher Stückzahlen gelegt, die maßgeblich ökonomische Skaleneffekte und damit geringere System- und Betriebskosten von Brennstoffzellen-PKW und -NFZ ermöglichen. With its long range and short refuelling times, the fuel cell can exploit its advantages in both passenger car and commercial vehicle applications. Even if the fuel cell will initially establish itself in the commercial vehicle sector in the next few years, only the unit number effect of the passenger car sector will make the necessary further cost reductions possible. The aim of the HyPerLife project is to develop and investigate a uniform system approach that covers the different requirements of passenger cars and commercial vehicles. The challenge here lies in the large number of effects to be taken into account that occur during operation and over the entire service life. Theoretical studies and investigation of concepts by means of simulation and experiment are planned for this purpose.