newsonline24

Shell Eco-Marathon | hydrogen Prototype „Hydraix II“

Beim Shell Eco-Marathon 2025 erreichte das Ecogenium Team mit ihrem hydrogen Prototype Fahrzeug Hydraix II eine spezifische Reichweite von 2.647 km/kg H₂ und belegte damit Platz 2 weltweit. Um dieses Effizienzniveau zu realisieren, war eine exakte, reproduzierbare und dynamisch stabile Erfassung des Wasserstoff-Massestroms über den gesamten Fahrzyklus hinweg erforderlich.

Wasserstofffluss in Echtzeit

Der red-y smart series Massedurchflussmesser von Vögtlin Instruments wurde im Wasserstoffversorgungssystem des Fahrzeugs integriert, um den Massestrom direkt im Versorgungsstrang kontinuierlich zu erfassen. Die Messdaten wurden in Echtzeit an das Steuerungssystem übergeben und dienten sowohl der Verbrauchsüberwachung als auch der nachgelagerten Analyse zur Optimierung von Regelstrategie und Fahrprofil.

Aufgrund des begrenzten Bauraums im Fahrzeug musste das Messgerät kompakt ausgeführt sein und sich mechanisch wie auch elektrisch problemlos in das bestehende System integrieren lassen. Gleichzeitig war eine hohe Messstabilität erforderlich, um auch bei sehr kleinen Durchflussraten valide und rauschfreie Signale bereitzustellen.

Technische Herausforderungen

Präzision unter Extrembedingungen
Der Wettbewerbsbetrieb stellte hohe Anforderungen an die Messtechnik. Ziel war ein möglichst konstanter Wasserstoffmassenstrom sowie eine stabile Versorgung der Brennstoffzelle, die ihre Energie in Kondensatoren einspeist, um Effizienzverluste durch Lastspitzen zu minimieren.

Während der Fahrt treten in regelmässigen Abständen sogenannte Purge-Vorgänge (Spülungen) auf. Dabei werden durch kurzfristiges Öffnen der Ventile Stickstoffablagerungen aus der Brennstoffzelle freigesetzt. Diese Vorgänge gehen mit kurzzeitig erhöhtem Wasserstoffmassenfluss einher und müssen messtechnisch zuverlässig erfasst werden.

Zusätzlich wirkten erhöhte Umgebungstemperaturen von über 30 °C sowie mechanische Einflüsse aus dem Fahrbetrieb auf das Gesamtsystem ein. Unter diesen Bedingungen war eine driftfreie, temperaturstabile und schnell reagierende Durchflussmessung entscheidend, um belastbare Daten für die Systemoptimierung zu erhalten.

Technische Lösung mit red-y smart series

Stabile Daten bei minimalem Durchfluss

Der red-y smart series erfüllte diese Anforderungen durch seine hohe Messgenauigkeit bei sehr niedrigen Gasdurchflüssen sowie durch seine schnelle sensorische Reaktionszeit bei transienten Betriebszuständen. Die stabile und reproduzierbare Erfassung des Wasserstoffmassenstroms ermöglichte eine präzise Quantifizierung des Energieeinsatzes über den gesamten Fahrzyklus.

Darüber hinaus wurde der Massedurchflussmesser intensiv in stationären Testreihen eingesetzt, um den Verbrauch und den optimalen Betriebspunkt der Brennstoffzelle bei unterschiedlichen Leistungsniveaus zu bestimmen. Die digitale Auslesbarkeit der Messwerte erwies sich sowohl in der Entwicklungsphase als auch im Wettbewerb als entscheidender Vorteil.

Die kompakte Bauform des Geräts erleichterte die Integration in das Fahrzeug, während die hohe Datenqualität eine verlässliche Grundlage für Software-Anpassungen und Performance-Analysen zwischen den einzelnen Läufen bot. Der red-y smart series leistete damit einen messbaren Beitrag zur Effizienzsteigerung des Gesamtsystems.

Ergebnis und Nutzen

Messbarer Wettbewerbsvorteil

Durch den Einsatz des red-y smart series Massedurchflussmessers konnte der Wasserstoffverbrauch präzise überwacht und systematisch optimiert werden. Die hohe Datenqualität und Messstabilität trugen wesentlich dazu bei, eine Reichweite von 2.647 km/kg H₂ zu realisieren und den zweiten Platz weltweit beim Shell Eco-Marathon zu erreichen. Die Anwendung zeigt exemplarisch, wie präzise Massestrommessung in Wasserstoffsystemen zur Maximierung von Effizienz und Reproduzierbarkeit beiträgt – auch unter realen und dynamischen Einsatzbedingungen.