E-Cap Mobility und Clean Logistics: HyBat-Truck

Die Clean Logistics GmbH befindet sich in Zusammenarbeit mit der E-Cap Mobility GmbH in einem konkreten Projekt zur Schaffung eines modernen, umweltschonenden und wirtschaftlichen Hybridantriebs für die Umrüstung von Bestands-LKW (Sattelzugmaschinen 40 Tonnen). Das Demonstrationsvorhaben trägt zur klimafreundlichen Gestaltung des Straßengüterverkehrs bei. Die angestrebte Verringerung der Treibhausgas-Emissionen im Lkw-Verkehr kann zukünftig grundsätzlich nur durch eine Diversifizierung der Antriebsstränge erfolgen. Bis 2025 ist ein wachsender Bedarf an zuverlässigen, sicheren und umweltfreundlichen Antriebs- und Umrüstlösungen für Nutzfahrzeuge im Straßengüterverkehr zu erwarten – insbesondere vor dem Hintergrund der wachsenden Vorgaben zum Klimaschutz und dem politischen Bestreben, bis 2030 ca. ein Drittel der Fahrleistung des schweren Straßengüterverkehrs emissionsfrei zu gestalten. Eine Antriebslösung mit großen Potenzialen dazu stellt die Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie dar. Im Gegensatz zu Pkw und Bussen ist ihr Einsatz im Lkw allerdings noch in einem wesentlich geringeren Umfang erforscht und etabliert. Eine Untersuchung zu kritischen Entwicklungshemmnissen, Forschungsbedarfen und Marktpotentialen von Brennstoffzellen-Lkw, die im Rahmen der Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie der Bundesregierung erstellt worden ist, regt die Initiierung von Demonstrationsprojekten zur Erprobung von Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Lkw an.

Das HyBat-Truck Projekt greift diesen Demonstrationsaspekt auf und untersucht den Einsatz von Wasserstoff-Hybrid-Antrieben und das Verhalten von Hochleistungsenergiespeichern im Anwendungsbereich von schweren Nutzfahrzeugen. In der ersten konkreten Demonstrationsphase werden 5 Bestands-LKW umgerüstet. Hierbei sind der Austausch des vorhandenen Dieselmotor-basierten Antriebssystems und die intelligente Integration eines neuartigen Brennstoffzellen- Antriebssystems inklusive eines Batteriespeichers vorgesehen.

Die Attraktivität von Brennstoffzellen-Lkw für den Straßengüterverkehr, ergibt sich aus dem hohen System-Wirkungsgrad der Brennstoffzelle und den elektrischen Radnarbenmotoren. Der Wirkungsgrad liegt deutlich über dem von Verbrennungsmotoren. Darüber hinaus spricht auch die lokale Emissionsfreiheit bei Stickstoffoxiden, CO2 und Feinstaub für diese Antriebsform. Die Entwicklung von Fahrzeugkonzepten, Umrüstkits und der Aufbau einer Versorgungs- und Tankstelleninfrastruktur mit Ausrichtung auf Lkw, stellen derzeit wichtige Herausforderungen dar. Das vorgestellte Projekt beinhaltet die technische Umrüstung und den Feldversuch zum Betrieb der Sattelzugmaschinen zwischen Betriebshöfen in Hamburg und Salzgitter.

Die Herausforderungen der lückenhaften Wasserstoff Infrastruktur sind nicht Bestandteil dieses Förderprojektes. Die Clean Logistics ist allerdings zwischenzeitlich konkrete Partnerschaften mit Unternehmen aus dem Energie Sektor eingegangen, um eine bedarfsorientierte Bereitstellung der notwendigen Infrastruktur in anstehenden Projekten zu realisieren und zukünftigen Kunden eine Komplettlösung anbieten zu können.

Ziel des Demonstrationsvorhabens ist es, über eine Kombination von Brennstoffzelle (BZ) mit Wasserstofftank und einem Batteriespeicher die Vorteile beider Energiespeicherlösungen zu vereinen, um ein Umrüstsystem zu konzipieren, welches die Marktanforderungen für Reichweite, Nutzlast, CAPEX und OPEX bei steigenden Stückzahlen erreichen kann. Hierbei hat ein Batteriesystem Vorteile bei den spezifischen Leistungskosten (€/kWel) und volumetrischen Leistungsdaten (l/kWel), während die Kombination aus BZ und H2 Vorteile bei den spezifischen Energiekosten (€/kWhel), der Einsatzbereitschaft (Tanken statt elektrisch Beladen) und gravimetrischen Energiedichten (kg/kWhel) hat.

Die Auslegung erfolgt so, dass die gesamten Spitzenleistungsanforderungen und regenerative Bremsenergie aus bzw. in die Batterien gehen, während die Brennstoffzelle die kontinuierlich geforderte Fahrenergie bereitstellt, und zwar so, dass sich die Batterie über den Betrieb kaum entladen wird und das Fahrzeug daher nur betankt (mit Wasserstoff) und nicht elektrisch beladen werden muss. Die Prototypen werden zur Erkenntnisgewinnung mit der Option eines leistungsfähigen CCS-Ladesystems ausgestattet (22 kW AC/ 350 kW DC), um eine anschließende Bewertung über den technisch-ökonomischen Nutzen für die Serien-Umrüstungen vorzunehmen. Um die Vorteile der Hybrid-Technologie ausspielen zu können, sollen am Ende mit der Umrüstung vergleichbare Leistungsmerkmale und Nutzungsmöglichkeiten wie bei einer konventionellen Dieseltechnologie vorliegen. Die technischen Leistungsdaten und die Details zur Auslegung der Brennstoffzelle und der Batterie für die umzurüstenden Bestands-Lkw nach Betriebsstunden und Leistung, beruhen auf den in der nachstehenden Tabelle aufgeführten Annahmen:

Leistungsmerkmale Leistungswerte Anmerkungen
Nettoleistung BZ-System: 214 kW
Batteriekapazität 200 kWh
Radnabenmotoren 400 kW Peak Power 2 x 200 kW
Nennleistung 2 x 120 kW
Durchschnittlicher Verbrauch LKW (40 t): 2,4 kWh pro km Berechnung gem. Leistungsprofil einer in den Voruntersuchungen beteiligten Spedition
Reichweite LKW 400-500 km Mindestanforderung der Spedition
H2-Tanksystem 43 kg Gespeichert bei 350 bar

table {
border-spacing: 5px;
}

Förderkennzeichen
45P0050001