Hochleistungs-Brennstoffzellenmotor von Ballard

Ballard Power Systems hat seinen Brennstoffzellenmotor der 9. Generation, den FCmove-XD, auf der Advanced Clean Transportation (ACT) Expo vom 20. bis 23. Mai im Las Vegas Convention Center vorgestellt.

Ballards Brennstoffzellenmotor FCmove-XD. (Foto: Ballard Power Systems)

„Wir konzentrieren uns voll und ganz darauf, das wirtschaftliche Wertangebot für Kunden im Bereich Schwerlastmobilität zu stärken“, sagte Mircea Gradu, Chief Engineering Officer von Ballard. „Mit der Vorstellung unserer neunten Generation von Brennstoffzellenmotoren – dem FCmove-XD – verschieben wir die Grenzen weiter und setzen erneut neue Maßstäbe für die Leistung von PEM-Brennstoffzellenmotoren. Unser innovativer FCmove-XD bietet deutliche Verbesserungen bei Zuverlässigkeit, Langlebigkeit, Effizienz, Leistungsdichte, Skalierbarkeit, Wartungsfreundlichkeit und Gesamtbetriebskosten.“

Das FCmove-XD-Modul bietet laut Unternehmen eine hohe volumetrische Leistungsdichte für Schwerlastanwendungen und verfügt über eine volumetrische Leistungsdichte von 0,36 kW/l und eine gravimetrische Leistungsdichte von 0,48 kW/kg. Der skalierbare 120-kW-Brennstoffzellenmotor verfügt über eine DC/DC-geregelte Leistung, sodass bis zu drei Module als ein System mit einer einzigen Schnittstelle betrieben werden können und insgesamt 360 kW emissionsfreie Leistung liefern können.

Mit einer geplanten Lebensdauer von über 30.000 Betriebsstunden – oder, wie das Unternehmen angibt, mehr als 1,6 Millionen Kilometer im Lkw-Betrieb bei typischen Arbeitszyklen – habe Ballard den FCmove-XD-Motor entwickelt, um Langlebigkeit und niedrige Gesamtbetriebskosten zu gewährleisten.

Dank seines Designs mit offener Architektur und anderer Fortschritte ermöglicht das kompakte Brennstoffzellenmodul FCmove-XD mehrere wichtige Leistungsverbesserungen (im Vergleich zum Motor der vorherigen Generation von Ballard), darunter:

• 120 kW Leistung aus unserem neuesten Hochleistungs-Single-Stack
• 33 % Reduzierung der Gesamtteileanzahl, was die Zuverlässigkeit deutlich verbessert und die Kosten senkt
• Ultrahoher Spitzenwirkungsgrad des Systems von >60 %, der einen verbesserten Kraftstoffverbrauch (niedrigere Gesamtbetriebskosten) und eine effiziente Wärmeableitung ermöglicht
• Großer Betriebstemperaturbereich, bis zu 95 °C
• Der integrierte Leistungsregler umfasst einen DC/DC-Wandler, einen Luftkompressor-Wechselrichter und eine Stromverteilungseinheit und ermöglicht zusammen mit proprietären Softwaresteuerungen einen verbesserten Motorbetrieb und eine höhere Effizienz.
• Schnelle Ein- und Ausschaltzeiten mit einem innovativen Hot-Standby-Modus, der eine schnelle Leistungssteigerung ermöglicht
• Verbesserte Herstellbarkeit mit einer Verkürzung der Montagezeit um >50 %
• Einfacherer Zugang zu Teilen für eine schnellere und kostengünstigere Wartung vor Ort
• Einhaltung der geltenden Sicherheitsvorschriften und -standards

„Die Leistungsanforderungen des stark segmentierten Lkw-Marktes sind aufgrund vielfältiger Anwendungsfälle, darunter hohe Fahrzeugauslastungen und Nutzlastanforderungen, besonders anspruchsvoll“, so Silvano Pozzi, Vice President Product Line Management. „Ein überzeugendes Merkmal unseres neuen FCmove-XD ist die modulare Skalierbarkeit. Wir können unseren Kunden je nach Lkw-Klasse, Anwendungsfall und Betriebszyklus eine effiziente Integration von 120-kW-, 240-kW- und 360-kW-Lösungen anbieten.“

Das Unternehmen sagte, dass zwei Motoren mit einer Gesamtleistung von 240 kW in den Motorraum eines typischen Schwerlast-Lkw der Klasse 8 eingebaut werden können.

„Zusätzlich zu unseren internen FCmove-XD-Innovationen und Designverbesserungen der letzten drei Jahre haben wir eng mit unserer wachsenden Lieferkette zusammengearbeitet, um neue Anlagenkomponenten und die damit verbundene einmalige Entwicklung zu entwickeln. Darüber hinaus haben wir wichtige Investitionen in bestimmte Produktionswerkzeuge getätigt“, so Pozzi. „Zusammen haben diese integrierten und parallelen Arbeitsabläufe zu einem Branchenführer geführt, der in allen wichtigen Kennzahlen eine höhere Leistung bei deutlich niedrigeren Investitions- und Betriebskosten für Kunden und Endnutzer bietet. Die ersten Kundenkontakte vor der Markteinführung waren sehr spannend.“

Ballard plant, den FCmove-XD in seinem Werk in Oregon herzustellen, wodurch die Einhaltung der „Buy America“-Richtlinien ab 2025 möglich wird. Die zukünftige Massenproduktion soll in Ballard Rockwall Giga 1 erfolgen, der von Ballard geplanten 3-Gigawatt-Gigafactory in Rockwall, Texas.

Die PEM-Brennstoffzellen von Ballard sind für Busse, Lastkraftwagen, Züge, Schiffe und stationäre Stromversorgung konzipiert.