Brennstoffzellen-Fahrzeug knackt Reichweitenrekord

Das studentische Team „High Efficiency Karlsruhe“ der Hochschule Karlsruhe hat mit seinem selbst entwickelten Brennstoffzellen-Fahrzeug einen bedeutenden Meilenstein erreicht: Erstmals durchbrach das Fahrzeug die 1.000-Kilometer-Marke und setzte damit einen neuen Rekord in Sachen Energieeffizienz. Im Vergleich zum Vorjahr konnte die Reichweite um rund 33 Prozent gesteigert werden. Möglich machten dies zahlreiche kleine, aber wirkungsvolle technische Verbesserungen am Wasserstoffsystem, am Antriebsmodul sowie an der Elektronik des Fahrzeugs. Mit diesen Optimierungen gelang es dem Team, beim Shell Eco-marathon in Polen einen hervorragenden fünften Platz zu erzielen und sich damit im oberen Mittelfeld der internationalen Konkurrenz zu platzieren.

Macht Natrium-Brennstoffzelle Elektroflugzeuge realistisch?

Im Jahr 2024 kehrte das Team nach vierjähriger Pause mit einem neu entwickelten Brennstoffzellenantrieb zum Shell Eco-marathon zurück. Für die aktuelle Saison 2025 nutzten die Studierenden die gewonnenen Erkenntnisse, um das Brennstoffzellen-Fahrzeug weiter zu verbessern. Beim Wettbewerb in Polen traten sie in einer stark besetzten Gruppe von Prototypen mit Brennstoffzellenantrieb an. Insgesamt 14 Teams nahmen teil, von denen neun einen gültigen Wertungslauf absolvierten. Mit einer Reichweite von 407 Kilometern pro Kubikmeter Wasserstoff beziehungsweise umgerechnet 1.237 Kilometern mit der Energie eines Liters Benzin, übertraf das Team die Ergebnisse des Vorjahres deutlich. Damit zählt das Fahrzeug der Hochschule Karlsruhe nun zu den zehn effizientesten seiner Klasse weltweit.

Minimale Optimierungen am Brennstoffzellen-Fahrzeug sorgen für Erfolg

Bei dem Shell Eco-Marathon handelt es sich um ein Energieeffizienzprogramm für Studierende der Ingenieurswissenschaften. Es dient dazu, die Grenzen der technischen Möglichkeiten zu erweitern und die Studierenden zu ermutigen, Teil der zukünftigen Energielösungen zu werden. Indem ein Team ein ultra-energieeffizientes Auto baut und dann im weltweiten Wettbewerb auf den verschiedenen Rennstrecken testet, erweitern die Team-Mitglieder nicht nur ihre Fähigkeiten als Forschende sowie Ingenieurinnen und Ingenieuren, sondern lernen dabei auch, über den Tellerrand hinauszuschauen, weil es neben Ingenieursfähigkeiten auch auf Design- und Technologieaspekte sowie auf Teamfähigkeit ankommt. 1985 fand der erste Shell Eco-Marathon in Frankreich statt, damals traten Holzfahrzeuge gegeneinander an.

In diesem Jahr trafen sich die Teams zum Shell Eco-marathon Europe & Africa 2025 eine Woche lang auf dem Silesia-Ring in Polen. Nach bestandener technischer Inspektion und Zulassung standen Wertungsläufe auf dem Programm. Bereits zu Beginn überzeugte das Team aus Karlsruhe mit Reichweiten von 391 und 407 Kilometern pro Kubikmeter Wasserstoff. Um noch mehr herauszuholen, wagten die Studierenden den Einbau einer leistungsstärkeren Brennstoffzelle mit 500 Watt und nahmen eine neue Getriebeabstimmung vor. Obwohl diese Änderungen nicht den erhofften Erfolg brachten, lieferten sie wertvolle Erkenntnisse für kommende Entwicklungszyklen.

Brennstoffzellen-Fahrzeug: Studierende optimieren es weiter

Die letzten beiden Wertungsläufe absolvierte das Team mit der ursprünglichen Konfiguration. Lediglich kleinere Anpassungen an der Fahrzeugabstimmung kamen noch hinzu. Besonders der neu entwickelte, variabel einstellbare Spannmechanismus für das Riemengetriebe erwies sich als entscheidender Faktor für die Effizienzsteigerung des Gesamtsystems. Diese Erfahrungen werden nun in die weitere Optimierung des Brennstoffzellen-Fahrzeugs einfließen, um auch in Zukunft konkurrenzfähig zu bleiben.

Das Team war äußerst zufrieden mit den diesjährigen Ergebnissen und der deutlichen Steigerung gegenüber dem Vorjahr. „Es zeigte sich, dass es auch mit einem eher kleinen Budget aus überwiegend Spenden und Sponsoringgeldern möglich ist, den Anschluss an erfahrenere und besser ausgestattete Teams herzustellen“, bilanzierte Volker Hirsch, betreuender Professor des Projekts an der Fakultät für Maschinenbau und Mechatronik. Der Dank des Teams gilt daher den zahlreichen Unterstützern, ohne deren Engagement die Teilnahme und der Erfolg des Brennstoffzellen-Fahrzeugs nicht möglich gewesen wären.

Das Team des Brennstoffzellen-Fahrzeugs sucht Verstärkung

In den nächsten Jahren plant das Team High Efficiency Karlsruhe, die identifizierten Optimierungspotenziale weiter auszuschöpfen. Im Fokus stehen dabei der Bau einer neuen, aerodynamisch verbesserten und deutlich leichteren Karosserie aus Kohlefaser-Verbundwerkstoffen sowie die Entwicklung eines eigenen Motorcontrollers, der optimal auf die Wettbewerbsbedingungen abgestimmt ist. Zusätzlich soll das Brennstoffzellen-Fahrzeug mit einem CAN-Bus-System ausgestattet werden, um die Kommunikation zwischen den elektronischen Komponenten zu verbessern und die Effizienz der Brennstoffzelle weiter zu steigern. Für die anspruchsvollen Aufgaben sucht das etwa 20-köpfige Team stets Verstärkung. Studierende aller Fachrichtungen der Fakultäten Maschinenbau, Mechatronik sowie Elektro- und Informationstechnik sind eingeladen, sich zu beteiligen.

Das Brennstoffzellen-Fahrzeug der Hochschule Karlsruhe verfügt über ein kohlefaserverstärktes Chassis und bringt ohne Insassen rund 48 Kilogramm auf die Waage. Der Antrieb erfolgt über eine wasserstoffbetriebene Brennstoffzelle mit einer Leistung von bis zu 300 Watt, die den Strom für einen hocheffizienten 200-Watt-Gleichstrommotor liefert. Dieser treibt das Hinterrad mittels Flachriemengetriebe an. Im Wettbewerbsbetrieb werden bei einer Geschwindigkeit von etwa 25 km/h lediglich 80 Watt elektrische und etwa 65 Watt mechanische Leistung benötigt. Das Fahrwerk setzt sich aus hochwertigen Fahrradkomponenten und selbst entwickelten Bauteilen aus Aluminium und Kunststoff zusammen.