3.5. Brennstoffzelle

In der Brennstoffzelle wird durch eine chemische Reaktion bei der Vereinigung von Brennstoff – zumeist Wasserstoff – mit Sauerstoff Strom produziert. In dieser Reaktion werden dem Wasser in der Brennstoffzelle mit Hilfe eines Katalysators Elektronen entzogen, die aus der chemischen Reaktion, bei der der Wasserstoff mit dem Sauerstoff verbunden wird, Energie aufnehmen. Dies liefert eine Stromquelle. Das Abfallprodukt der Wasserstoff-Brennstoffzellen besteht aus einfachem Wasser, was die Kohlendioxidemissionen bedeutend verringert. Brennstoffzellen werden zurzeit in der Raumfahrt und zunehmen auch im Landverkehr eingesetzt und sind potenziell geeignet überall dort zum Einsatz zu kommen, wo Strom benötigt wird.

Bei den Brennstoffzellsystemen unterscheidet man Hochtemperatur- Brennstoffzellen, die mit Temperaturen über 200° C arbeiten, und Niedertemperatur-Brennstoffzellen, die mit Temperaturen unter 200° C arbeiten. Hochtempe-ratur-Brennstoffzellen haben eine kürzere Anlaufzeit und eine schnelle elektrische Reaktion, erfordern aber einen kostspieligen Platin-Katalysator. Da Hochtemperatur- und Niedertemperatur-Brennstoffzellen sich in ihren physikalischen und leistungsbezogenen Eigenschaften unterscheiden, können sie auf die jeweiligen Anwendungen maßgeschneidert werden.

In Bezug auf die Betriebsmittel des öffentlichen Personennahverkehrs besteht eine Vielzahl an potenziellen Anwendungsbereichen, bei denen Brennstoffzellen eine Rolle spielen könnten:

  • Notstromversorgung: Dieselgeneratoren kommen oft in zahlreichen Notstrom-Anwendungen zum Einsatz. Es besteht Interesse am Einsatz von Brennstoffzellen für eine Stromproduktion vor Ort in einem Spitzenlastausgleichmodus (d.h. um den Import von Netzstrom zu Spitzentarifzeiten zu verringern).
  • Unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV): Eine USV ist eine Stromversorgung, die aus einer Batterie zur Beibehaltung der Stromversorgung bei Stromausfall besteht. Es gibt zahlreiche potenzielle Anwendungen für Brennstoffzellen, z.B. bei der Versorgung von Datenzentren.
  • Kraft-Wärme-Kopplung (KWK): Öffentliche Personennahverkehrsgebäude wie Werkstätten, Büros, Stationen und Umsteigestationen erfordern viel Heizung, Kühlung und Strom. Standorte mit ganzjährigen thermischen und elektrischen Grundlasten sind ideale Anwendungsbereiche für eine kleine KWK mit Brennstoffzellentechnologie.