Flurförderzeuge Brennstoffzellen im industriellen Staplereinsatz

Autor / Redakteur: Gerd Knehr / Volker Unruh

Im Rahmen der mit rund 1,5 Mio. Euro geförderten Forschungsinitiative „Progress NRW“ des Bundeslandes Nordrhein-Westfalen werden in einer großen Lackfabrik von BASF in Münster brennstoffzellenbetriebene Gabelstapler im harten industriellen Alltag eingesetzt, wo sie ihre Wettbewerbsfähigkeit gegenüber regulären Flurförderzeug unter Beweis stellen sollen.

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In einer großen Lackfabrik werden im Rahmen einer Forschungsinitiative brennstoffzellenbetriebene Gabelstapler im industriellen Dauerbetrieb eingesetzt. Bild: Knehr
In einer großen Lackfabrik werden im Rahmen einer Forschungsinitiative brennstoffzellenbetriebene Gabelstapler im industriellen Dauerbetrieb eingesetzt. Bild: Knehr
( Archiv: Vogel Business Media )

Seit über zehn Jahren entwickelt der Hamburger Lagersystemexperte Still umweltschonende Antriebe für Gabelstapler. 2003 wurde in Hamburg erstmalig ein Brennstoffzellen-, also ein mit Wasserstoff betriebener Stapler vorgestellt. Brennstoffzellen wandeln chemische Energie in elektrische Energie um. Sie sind schadstofffrei, verwenden regenerative Energiequellen und haben einen höheren Wirkungsgrad als Verbrennungsmotoren.

Brennstoffzelle steht nicht in Konkurrenz zur Batterie

Die Brennstoffzelle ist eine Energiequelle, die elektrische Energie aus Wasserstoff gewinnt. Will man ein Fahrzeug beschleunigen, sind jedoch sprungartig höhere Ströme nötig. Diese können nur zusätzliche Zwischenspeicher liefern, wie Bleibatterien, Hochleistungskondensatoren oder Lithium-Ionen-Batterien. Die Brennstoffzelle (BZ) steht daher nicht in Konkurrenz zur bisherigen Batterietechnik, sondern ergänzt sie.

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Energieerzeugung und Speicherung sind aufeinander abgestimmt. Das Brennstoffzellensystem überwacht dabei den Ladezustand der Batterie. Sobald dieser einen zu niedrigen Zustand erreicht, laden die Brennstoffzellen die Batterie wieder auf. Lange Ladezeiten von bis zu sieben Stunden entfallen somit vollständig.

Brennstoffzellen ersparen Wechselbatterien für Stapler

Wirtschaftlich interessant wird die Brennstoffzellen-Technik, wenn sich die Herstellkosten eines Brennstoffzellenpaketes weiter verringern. Einsparungen ergeben sich auch im Mehrschichteinsatz, weil keine Wechsel-Traktionsbatterien mehr vorgehalten werden müssen.

Bis zu 2 kg Wasserstoff bei einem Druck von 350 bar fassen die beiden 39 l großen Druckbehälter des Wasserstofftanks – in Erprobung sind bereits Druckbehälter bis zu 700 bar.

Umgerechnet entspricht dies etwa 10 l Diesel und ermöglicht den Frontstaplereinsatz mit nur zwei Tankstopps über die gesamte Arbeitsschicht. Die Wasserstoff-Befüllung an der Tankstelle auf dem BASF-Werksgelände dauert nur ein paar Minuten. Je nach Beanspruchung muss der Schubmaststapler FM-X 20 beim Einsatz im BASF-Distributionszentrum nur einmal pro Schicht betankt werden.

Wasserstoff-Stapler im praktischen Einsatz

In verschiedenen Projekten wie an den Flughäfen in München und Hamburg oder beim Münchner Gase-Konzern Linde werden seit geraumer Zeit Gabelstapler und andere Nutzfahrzeuge mit Brenstoffzelle getestet. Zu den Testern zählt seit kurzem auch der Lackherstellers BASF Coatings, in dessen Münsteraner Werk unter anderem ein Schubmaststapler mit Brennstoffzelle – der erste seiner Art überhaupt – zum Einsatz kommt und die reguläre Staplerflotte ergänzt.

Mehrere Partner sind an diesem Projekt bei BASF beteiligt, die die Arbeit wie folgt unter sich aufgeteilt haben:

  • Linde Gas, führender Hersteller von Industriegasen in Europa, ist für die Konzeption und den Aufbau der Wasserstofftankstelle zuständig.
  • Hoppecke liefert die Brennstoffzellen-Batterietechnik.
  • Still integriert die Brennstoffzellen und passt die mechanischen und elektrischen Schnittstellen der Frontstapler vom Typ R 60 und Schubmaststapler vom Typ FM-X an.

Brennstoffzellen-Stapler ergänzen Staplerflotte

In der eigenen Werkstatt auf dem BASF-Fabrikgelände repariert, wartet und pflegt Still als Full-Service Dienstleister alle Flurförderzeuge und Lagertechnikgeräte schon seit über zehn Jahren. Die beiden neuen Wasserstoff-Stapler ergänzen die Staplerflotte. Sie umfasst etwa 100 eigene Stapler und 60 Sonderfahrzeuge für den speziellen Einsatz von Fremdherstellern.

Der mit Drehstrom und einer Brennstoffzelle betriebene Frontstapler mit langem Radstand R 60 – 25 L von Still wird für den innerbetrieblichen Transport benötigt. Er soll den alten Elektroschlepper ersetzen.

Nach dem Routen-Zug-Prinzip transportiert der Wasserstoff-Frontstapler sowohl Fertigteile zum Distributionszentrum als auch Spachtelmassen, Industrie- und Autolacke zwischen den verschiedenen Produktionsstätten und Fabriken. Im Gegensatz zum Schlepper kann der Frontstapler unterschiedliche Lasten bis zu 2,5 t an den Übergabeplätzen auf die Palettenförderer heben.

Brennstoffzellen-Schubmaststapler für den innerbetrieblichen Transport

Für den innerbetrieblichen Transport im Distributionszentrum wird der intelligente Brennstoffzellen-Schubmaststapler Still FM-X 20 eingesetzt. Er transportiert die Paletten von den verschiedenen Übergabeplätzen des automatischen Hochregallagers und der Kleingebindeanlage zur Vorkommissionierungszone.

Mit der Brennstoffzellentechnik hat Still bei der Konstruktion der Fahrzeuge einen zukunftsweisenden Schritt unternommen. Bei dieser Technik wird lediglich Wasserstoff in wenigen Minuten getankt, anstelle der langen Ladezeiten oder dem oftmals schwierigen und umständlichen Batteriewechsel.

Brennstoffzellen-Antrieb bietet höheren Wirkungsgrad

Darüber hinaus bietet die Gewinnung elektrischer Energie aus der chemischen Bindung von Wasserstoff und Sauerstoff große Vorteile: Zum einen ist der Wirkungsgrad von 60% höher gegenüber 40% bei herkömmlichen Verbrennungsmotoren. Zum anderen ist die Verbrennung von Wasserstoff nahezu unerschöpflich, schadstofffrei und schont die Umwelt. Allerdings ist die Brennstoffzellentechnik aufgrund der noch sehr hohen Produktionskosten für Wasserstoff zurzeit nicht wettbewerbsfähig.

Die Chancen der Brennstoffzellen-Technik werden aber steigen, wenn Wasserstoff umweltfreundlich erzeugt wird; mithilfe der Solartechnik ist dies ohne CO2-Emissionen technisch möglich. Im Zuge der Klimadiskussion erhält die Brennstoffzelle daher möglicherweise ein größer werdendes Gewicht. Bis zur Serienreife dürfte es aber noch einige Jahre dauern.

Dipl.-Phys. Gerd Knehr ist freier Fachjournalist in 72760 Reutlingen.

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