🌱 Green Energy: H₂-Brennstoffzelle & Well-to-Wheel

Didaktischer Simulator: Kalte Verbrennung, Elektrochemie & Gesamtwirkungsgrad im Vergleich

Schnittbild: PEM-Brennstoffzelle (Einzelzelle)

ANODE (-) Wasserstoff H₂ MEMBRAN (PEM) H⁺ Nur Protonen KATHODE (+) Sauerstoff (Luft) O₂ Auspuff: 💧 H₂O (Dampf) M Reaktion: 2 H₂ + O₂ ➔ 2 H₂O + Elektrische Energie + Wärme
Zellspannung
0.72 V
Stack-Leistung (400 Zellen)
58 kW
Wasseremission
4.2 l/h

Steuerung & Lastanforderung

Fahrpedalstellung / Lastanforderung: 40 %

„Well-to-Wheel“-Wirkungskette (aus 100 kWh Ökostrom)

1. Grüner Strom (Wind/Solar) 100 kWh (100 %)
2. Elektrolyse (Wasser zu H₂) ~ 70 kWh (-30% Verlust)
3. Kompression (700 bar) & Transport ~ 58 kWh (-17% Verlust)
4. Rückverstromung in Brennstoffzelle ~ 32 kWh (-45% Wärme)
Nutzbare Energie am Rad (Well-to-Wheel): ~ 30 kWh (ca. 30 %)

Didaktischer Kern für den Kfz-Unterricht:

Warum brauchen wir beide Technologien trotz des geringeren Wirkungsgrads der Brennstoffzelle?
Während das reine Batterieauto (BEV) im Pkw durch seinen extrem hohen Wirkungsgrad von über 75 % unschlagbar energieeffizient ist, bietet Wasserstoff (FCEV) entscheidende Vorteile bei hohen Nutzlasten und langen Strecken (z. B. 40-Tonnen-Lkw, Baumaschinen, Züge), da 700-bar-Wasserstofftanks wesentlich leichter sind als riesige Traktionsbatterien und eine Betankung in wenigen Minuten möglich ist.