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buerckert10214Anwenderbericht

Bürkert liefert eine Wasserstoffregeleinheit für das Brennstoffzellen-System des Boliden ‚Forze VI‘. Das Forze Hydrogen Racing Teams setzt sich aus Studenten der niederländischen TU Delft zusammen. Ziel ist es, mit dem Experimentalfahrzeug auf der berühmten Nordschleife des Nürburgrings den Rekord für Fahrzeuge mit Brennstoffzellenantrieb zu brechen.


Neben sportlichen Bestleistungen geht es aber auch um den Wettkampf mit benzinversorgten Fahrzeugen und dem Beweis, wie schnell grüne Technologie tatsächlich sein kann. Im Laufe des vergangenen Jahrhunderts kamen viele Systeme für den Antrieb von Fahrzeugen zum Einsatz. Am Anfang der Motorsportgeschichte standen dabei auch Elektrofahrzeuge in den Startlöchern. Heute werden diverse Ressourcen für den Motorantrieb genutzt: Benzin, Diesel, Biokraftstoffe, Erdgas, Strom und Wasserstoff.

Die Entwicklungen der letzten Jahre führen uns die Bedeutung nachhaltiger Mobilitätslösungen deutlich vor Augen. Fossile Brennstoffe gehen zur Neige, werden immer teurer und sind nicht umweltfreundlich. Nachhaltigere Systeme, darunter auch die Brennstoffzelle, wurden inzwischen als Antriebslösungen für Fahrzeuge entwickelt. Das Projekt Forze betrachtet Wasserstoff als eine Zukunftslösung in puncto Antrieb, die aber auch für andere Anwendungen genutzt werden kann.

Langjährige Partnerschaft

Das Forze-Team ist kein Neuling im Bereich der Brennstoffzellentechnik. Seit 2007 wurden bereits fünf Fahrzeuge entwickelt, die jedes Mal ein Stück erfolgreiche Pionierarbeit darstellten, sowohl hinsichtlich der Technologie als auch in Sachen Leistung. Bürkert leistete seine ersten Beiträge für Forze in Form von Komponenten. Im Forze IV waren ein Proportionalmagnetventil, ein Drucksensor und ein Regler von Bürkert verbaut.

Alle Komponenten bewährten sich gut. Doch schon bald konnte der Fluidspezialist die Mitglieder von Forze inspirieren, die Technik auf die nächste Ebene zu bringen. Johann Gunnesch ist Ingenieur im Bürkert-Systemhaus in Ingelfingen und für die Entwicklung individueller Systemlösungen zuständig. Das Studenten-Team legte ihm damals ein Flussdiagramm für die Brennstoffzelle vor und stellte die technischen Anforderungen.

Ein wichtiges Element ist der Niederdruckblock, dessen Funktionsweise Johann Gunnesch wie folgt erklärt: „Der Wasserstoff kommt aus dem Tank und geht zuerst durch ein Absperrventil. Im Falle einer Störung muss das integrierte Überdruckventil den Wasserstoff ableiten. Ein Magnetventil des Typs 2875 dosiert den Wasserstoff für die Zelle, indem es den erforderlichen Druck regelt. Ein Massendurchflussmesser vom Typ 8701 misst die bereitgestellte Menge Wasserstoff und schickt die Daten an den elektronischen Controller. Auch Druck und Temperatur werden kontinuierlich mit Hilfe von Sensoren überwacht. Die Daten gehen ebenfalls an den Controller, sodass die Brennstoffzelle stets unter optimalen Bedingungen arbeiten kann. Zuletzt sorgt ein Abblasventil vom Typ 6011 dafür, dass das System entleert werden kann, wenn das Fahrzeug steht.“

Bolide auf Lotus 7 Basis

Der neue Bolide der Studenten basiert auf dem Rahmen eines Lotus 7. Der Chefingenieur des Teams stand bei der Entwicklung vor der Herausforderung, eine Brennstoffzelle mit 100 kW Leistung und 190 kW Boost Power in den Boliden zu implementieren. Darüber hinaus benötigt das Fahrzeug im Allgemeinen zwei Wasserstofftanks, die 74 l bei 350 bar Druck fassen. Die Stacks müssen über einen Durchflussmesser mit bis zu 5000 l/min Luft versorgt werden, damit ausreichend Sauerstoff zur Verfügung steht. Auch für Bürkert stellte das eine Herausforderung dar. „Um die Anforderungen des Forze VI zu realisieren, haben wir ein neu konstruiertes Laminarstromelement integriert. Dieses ist leicht und kompakt, generiert aber mindestens viermal mehr Leistung“, erläutert Gunnesch.

Die kompakte Leichtbaulösung des Forze VI von Bürkert bringt das 880 kg schwere Fahrzeug in weniger als 4 s von 0 auf 100 km/h. Die Höchstgeschwindigkeit beträgt über 210 km/h. Die einzige Emission, mit der dabei die Umwelt belastet wird, ist Wasser.
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