Der weltweit erste Wasserstoff

Mit einer Höhe von drei Stockwerken und einem Gewicht von 500 Tonnen bei voller Beladung ist ein typischer Bergbau-Muldenkipper eines der größten Fahrzeuge auf dem Planeten.

Außerdem ist es in einem Sektor mit hoher Schadstoffbelastung der Hauptverursacher von Emissionen. Nach Angaben des Beratungsunternehmens McKinsey trägt die Bergbauindustrie jährlich bis zu 7 % zu den weltweiten Kohlenstoffemissionen bei. Ungefähr 50 % davon stammen von Transportfahrzeugen, die für den Transport schwerer Steine ​​zwischen verschiedenen Standorten eingesetzt werden, sagt David Gerhardt, leitender Systemingenieur bei First Mode, einem in Seattle ansässigen Unternehmen für saubere Energie.

Aus diesem Grund entwickelt First Mode eine emissionsfreie Lösung, um den Dieselmotor des Lkw zu ersetzen. Dabei greift das Unternehmen auf eine der am häufigsten vorkommenden natürlichen Ressourcen der Welt zurück: Wasserstoff.

Nach dem Start des Projekts im Jahr 2019 hat das Unternehmen nach eigenen Angaben das weltweit größte mobile Wasserstoffkraftwerk geschaffen – einen Hybrid, der Wasserstoff-Brennstoffzellen mit Batteriestrom verbindet.

Um ein Fahrzeug dieser Größe anzutreiben, muss das Kraftwerk jede Sekunde zwei Megawatt Strom erzeugen, was ausreicht, um 1.500 amerikanische Haushalte mit Strom zu versorgen.

Um dieses Output-Ziel zu erreichen, mussten sie laut Gerhardt etwas tun, was noch nie zuvor getan worden war. „Brennstoffzellen in der Größenordnung, die wir suchten, gab es auf dem Markt nicht“, stellt er fest.

Stattdessen kombinierte First Mode mehrere kleinere Brennstoffmodule zu einem Hybridkraftwerk mit einem Gewicht von 25 Tonnen.

Gerhardt beschreibt, dass das Kraftwerk bis zu fünf Elefanten wiegt und eine Last von 100 Elefanten transportieren kann. „Sie können sich die Kraft vorstellen, die nötig ist, um 100 Elefanten mit 15 Stundenkilometern den Hügel hinaufzubewegen“, fügt er hinzu.

Im vergangenen Mai, drei Jahre nach Projektbeginn, feierte der wasserstoffbetriebene Muldenkipper sein offizielles Debüt in der Mogalakwena-Mine in Südafrika, die Anglo American gehört.

Der Bergbaumulti, der die Entwicklung des Kraftwerks von First Mode in Auftrag gegeben hat, schätzt, dass ein durchschnittlicher Bergbau-Muldenkipper in seiner Flotte 900.000 Liter Dieselkraftstoff pro Jahr verbraucht.

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Zwar gibt es Fahrzeuge mit Wasserstoff-Brennstoffzellenantrieb bereits seit den 1960er-Jahren, doch die Umsetzung dieser Technologie in der gesamten Bergbauindustrie ist neu, da viele Unternehmen gerade erst damit beginnen, Emissionsreduktionsziele festzulegen. Vor dem Lkw von First Mode war das einzige andere emissionsfreie Fahrzeug dieser Größenordnung ein vollelektrischer Bergbau-Muldenkipper in der Schweiz.

Chris Voorhees, CEO von First Mode, sagt, dass die Partnerschaft mit Anglo American „uns eine Plattform und einen Einstiegspunkt in ein sehr kompliziertes Umfeld geboten hat, nämlich den Minenbetrieb selbst.“

Voorhees weist jedoch darauf hin, dass die Dekarbonisierung der Branche über die Transportfahrzeuge selbst hinausgeht und auch die Art und Weise betrifft, wie die Rohstoffe beschafft, erzeugt und hergestellt werden.

In jüngster Zeit setzen immer mehr Branchen, vom Bodentransport bis zur Luftfahrt, auf Wasserstoff als Energiequelle. Im August stellte Deutschland 14 wasserstoffbetriebene Personenzüge vor. Airbus hat außerdem Pläne angekündigt, im Jahr 2026 wasserstoffbetriebene Flugzeuge zu testen.

Der Energieforschungsingenieur Glenn Rambach, der mehr als vier Jahrzehnte auf diesem Gebiet gearbeitet hat, sagt, dass die Wasserstofftechnologie irgendwann elektrische Batterien übertreffen kann.

Aber der Aufbau der Infrastruktur zur Beschaffung und Herstellung des Wasserstoffbrennstoffs, der für den Betrieb einer Flotte von Lastkraftwagen benötigt wird, sei eine der größten Herausforderungen bei einem Projekt dieser Größenordnung, fügt er hinzu.

Rambach glaubt, dass Hybridfahrzeuge, die mit einer Kombination aus Wasserstoff- und Elektrobatterien betrieben werden, am besten für den Antrieb von Fahrzeugen in der Schwerindustrie geeignet sind und „die Herausforderung etwaiger Unzulänglichkeiten in der Strom- oder Wasserstoffinfrastruktur abmildern können“.

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Doch die Kohlenstoffemissionen bei der Verwendung von Wasserstoff als Kraftstoff hängen davon ab, wie der Wasserstoff hergestellt wird. „Grüner“ Wasserstoff wird durch die Nutzung erneuerbarer Energiequellen erzeugt, während bei der Erzeugung von „blauem“ Wasserstoff fossile Brennstoffe zum Einsatz kommen. Kritiker von grünem Wasserstoff sagen jedoch, dass die Nutzung erneuerbarer Energien zur Herstellung eines anderen Kraftstoffs eine Verschwendung sauberer Energie sei.

First Mode sagt, sein Transporter sei für den Betrieb mit grünem Wasserstoff konzipiert und das Unternehmen arbeite an der Schaffung einer nachhaltigen Lieferkette zur Unterstützung der LKWs.

„Wir wollen es durchziehen“, sagt Voorhees. „Wir sehen, dass dies in Minenstandorten auf der ganzen Welt erfolgreich umgesetzt wird, sodass sich der Bergbau tatsächlich verändern kann.“