Aus LT-manager 5/2019

Oliver Willms,

Stoffwechselprogramm

Wasserstoffantriebe sind das Trendthema des Jahres. Bieten sie eine echte Alternative zum Diesel oder rein elektrischem Batterieantrieb?

© Oliver Willms

Wasserstoff – ist das der Stoff, aus dem die Träume künftiger Transportgenerationen gestrickt sind? Man möchte es fast glauben beim Gang über die Stände der US-Transport-­Leitmesse in Atlanta im Spätherbst. Zahlreiche einheimische Lkw-Hersteller haben einen Wasserstoffantriebspfeil im Köcher. Allen voran natürlich Nikola – jene Start-up-Firma, die mit futuristischem Fahrzeugdesign, alternativem Elektroantrieb und vor allem einem Talent zum Einsammeln von Crowdfunding-Geld auf dem US-amerikanischen Truck-Markt für gewisses Aufsehen sorgt. Der Nikola-Zukunftslaster war aber zum ersten Mal nicht mehr der einzige Eyecatcher, wenn es darum geht, den Wasserstoffantrieb so attraktiv­­ wie möglich in ein Lkw-Konzept zu betten.

Hyundai ließ es in Atlanta gehörig ­krachen. Der südkoreanische Industrie­riese bietet bereits seit einiger Zeit Brennstoffzellen-Pkw an und holte jetzt zum großen PR-Schlag nach USA aus. Das Resultat der asiatischen Forschung hört auf den Projektnamen HDC 6 Neptune und stellt alle Alternativantriebskonzepte auf der US-Messe locker in den Schatten.

Hyundai zeigt Hightech vom Feinsten
Der ganz im Design der mächtigen Streamline-Dampflokomotiven aus der amerikanischen Vorkriegszeit gehaltene Sattelzug wartet mit Hightech vom Feinsten auf. Unter der aerodynamisch feingeschliffenen Stummelhaube und im „personal studio“ des Fahrerhauses setzen die Desig­ner aus Fernost auf neue Technologie.

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Beflügelt von der anlaufenden Serien­produktion des ersten schweren wasserstoffbetriebenen Hyundai Xcient Fuel Cell Trucks haben die Koreaner bei dem Messestar Neptune alle Register gezogen. Der brennstoffzellengetriebene Neptune befördert seinen Wasserstoffvorrat an der Rückwand der Kabine in zwölf Hochdrucktanks mit 350 bar Befüllung. Wahlweise, so berichtet Nutzfahrzeug-Designchef Hak Soo Ha, sollen auch Tanks mit 700 bar Arbeitsdruck die Nonstop-Reichweite erweitern. Dafür bedarf es ­allerdings gekühlter Betankung, die ­aufwändiger als die jetzige Schnell­betankung ausfällt. Zusatztanks im eng mit der Zugmaschine gekoppelten Kühltrailer machen noch längere Trips ohne Tankstopp möglich.

Messestar Neptune soll 2030 in Serie gehen
Das futuristische Außendesign im Art-Deco-Stil stammt vom belgischen ­Hyundai-Stardesigner Luc Donckerwolke und hat beim Neptune freilich auch ganz pragmatische Gründe. Über den unterhalb des Kabinenbodens rund um die Sattelzugmaschine verlaufenden Kühlrippengrill soll die große Abwärme des Brennstoff­zellenantriebs an die Umgebung abgegeben werden. Immerhin benötigt ein Brennstoff­zellenantrieb ungefähr das Zwei­einhalbfache an Kühlkapazität wie ein normaler Dieselantrieb. Die über Schiebetüren an den hinteren Seiten­teilen zugängliche Kabine ähnelt ­einem futuristischen Single-Haushalt. Das Cockpit projiziert sich auf einen die Windschutzscheibe umlaufenden Rahmen, auf dem Fahrzeug-Tour oder Unterhaltungsdaten aufgespielt werden. Im voll autonomen Fahrbetrieb fungiert die gläserne Front als riesiger Bildschirm, während sich der Fahrer im rollenden Appartement etwas kochen, duschen, Büroarbeiten erledigen oder auf die Toilette gehen kann.

Danach lädt das auf Super-Kingsize-Format ausziehbare Hochbett unter dem gläsernen Kabinendach zur wohlverdienten Ruhe ein – schöne neue Trucker-Welt. Hyundai-Nutzfahrzeug-Chef Edward Lee ist schon heute zum Aufbau eines Wasserstoffversorgungsnetzes in den USA auf Partner­suche: „Wir sind bereit mit anderen Partnern zusammenzuarbeiten, um den Weg für den Ausbau eines Wasserstoff-Versorgungssystems zu ebnen.“ Der Neptune soll aber laut seinen in­geniösen Vätern nicht vor dem Jahr 2030 serienreif auf die Highways aus­rücken können. Mit wieviel PS und ­welchen Reichweiten der Neptune in einem Jahrzehnt an den Start gehen soll, wollten die Koreaner in Atlanta noch nicht verraten. Dafür hat man mit einem Absatz von einer halben Million wasserstoffgetriebener Nutzfahrzeuge aber schon recht ambitionierte Pläne.

Auch der Trailer setzt auf Gas: Mit kryogener Stickstoff-Technik an Bord bleibt der Hyundai-Translead-Auflieger kalt, die Frischware vor Oxidation geschützt und die Umwelt ein Stück weit sauberer als mit klassischen Kühl­aggregaten.

Zukunftsideen von Kenworth
In einer deutlich zivileren Verpackung beflügelt Wasserstoff auch die Zukunftsideen von Kenworth. Der nordame­rikanische Traditionshersteller zeigt seinen Zero-Emissions-Experimental­truck, mit dem die Paccar-Tochter Kenworth und der japanische Auto-Gigant Toyota das Thema Brennstoffzelle im Truck testen. Dort sieht man das Einsatzgebiet für den 560 PS starken Sechs-mal-vier-Hauber mit seiner Reichweite von knapp 500 Kilometer realistisch im erweiterten Verteiler­einsatz in den städtischen Groß­räumen oder im ­Containerhandling auf Hafenterminals.

Der US-Motorenhersteller Cummins nutzt die Wasserstoff-Gunst der Stunde und zeigt ein einbaufähiges Brennstoffzellenaggregat, das ebenfalls im schweren Verteilerverkehr zum ­Einsatz kommen soll.

Die Begeisterung für das neue Antriebs­konzept mit Wasserstoff­antrieb ist – zumindest teilweise – auch bis nach Europa geschwappt. Iveco, ­jener Konzern, der mit Erdgasantrieb vorzugsweise in tiefkalter LNG-Form eine echte Antriebsalternative gefunden hat, steigt mit Nikola ins Bett. Schon 2022 will man das erste gemeinsam gezeugte Wasserstofffahrzeug auf den Markt bringen. Der neue Iveco-­S-Way soll dafür die Lkw-Grundstruktur bringen, Nikola steuert den Wasserstoffantrieb bei. Heraus kommt ein ­moderner Lkw, der auch im Innenleben mit Hightechkomponenten wie einem digitalen Armaturenbrett mit Touchscreen-Bedienung auftrumpfen kann.

Erste Brennstoffzellen-Lkw rollen in der Schweiz
Iveco-CEO Gerrit Marx schwärmt von den Vorzügen des Wasserstoff-elektrischen Antriebs: „Fuelcell-Technologie wird die Zukunft sein!“ Wasserstoff ergänze sich gut zu dem noch auszubauenden Erdgas-Infrastrukturnetz und sei als „green hydrogen“ CO2-neutral. Und das ist einer der wesentlichen Punkte bei der Wasserstoffherstellung. Auf dieses Kalkül setzt auch die schweizerische Hydrospider, eine Kooperation aus der eidgenössischen Wasserstoffinitiative H2 energy, dem Energieversorger Alpiq und der deutschen Linde. Zum Jahreswechsel 2020 ist es soweit: Worüber die deutsche Fahrzeugindustrie teilweise seit über vierzig Jahren redet, wird in der Schweiz durch das engagierte Zusammenspiel einer Wasserstoffinitiative und dem südkoreanischen Industriekonzern Hyundai Realität. Die ersten von 50 für das laufende Jahr geplanten Hyundai-Schwer-Lkw werden mit flüsterleisem Brennstoffzellenmotor und „null Emissionen“ über Schweizer Straßen ausrollen.

Rolf Huber tüftelt am emissionsfreien Antrieb
Treibende Kraft hinter dem vielversprechenden Einstieg in die kommerzielle Nutzung der Brennstoffzellentechnik im Lkw ist Rolf Huber. Als Vorstandschef der Firma H2 energy arbeitet der ehemalige Unternehmensberater bereits seit gut zehn Jahren an unterschiedlichen Ansätzen zum emissionsfreien Antrieb. Im Rahmen der Recherche zur praxistauglichen Einführung eines wasserstoffbetriebenen Nutzfahrzeuges hat der studierte In­genieur Huber nach eigenen Angaben bis zu zwanzig namhafte Nutzfahrzeug­hersteller konsultiert, ohne brauch­bare Resultate mit in die Schweiz bringen zu können. Dem Wasserstoff-Fan ging es dabei nicht ausschließlich um die Hardware. Bei seiner Suche nach dem richtigen Konzept hatte Huber nicht nur das Fahrzeug, sondern auch die Herstellung von Wasserstoff im Blick. Denn derzeit, so berichtet der engagierte Schweizer, würden 98 Prozent allen Wasserstoffs mit Hilfe fossiler Energiequellen produziert: Durch Verbrennung von Gas, Kohle oder Öl wird Wasserdampf erzeugt, der elektrischen Strom erzeugt, der wiederum zur Elektro­lyse des Wassers und Abspaltung des Wasserstoffs vom Sauerstoff genutzt wird. Der daraus entsprechend große Verlust des Wirkungsgrades ist folglich ein „Schuss in den Ofen“ für die Nachhaltigkeit. Nur wenn Wasserstoff über Überschussenergie aus Wind, Sonnen- oder Wasserkraft quasi als Abfallprodukt produziert wird, geht die Öko-Rechnung auf.

Lebensmittelhandel ist Coop ist mit von der H2-Partie
Nachdem der Schweizer Lebensmittel­handel Coop Interesse an der Abnahme von mindestens tausend emissions­freien Lkw signalisierte, gelang es ­Huber, die Interessen nach grüner ­Wasserstoffproduktion und der Herstellung eines dafür tauglichen Nutzfahrzeugs zu bündeln. Als erster Großkunde steht Coop mit mittlerweile einem Abnahmebedarf von bis zu 1.600 schweren Lkw bis zum Jahr 2025 auf der Liste des neu gegründeten ­Gemeinschaftsunternehmens. In der Konzernleitung von Coop betreibt man bereits seit Jahren den Wechsel zum emissions­freien Betrieb der Filialen und Lager. Mit den bislang probeweise eingesetzten batterieelektrisch betriebenen Lkw sei man, so Rolf ­Huber, dort nur „mittelmäßig zufrieden“. Vor allem­ die vergleichsweise lange Wieder­aufladezeit und der antriebsseitig ­begründete Verzicht auf die Mit­nahme eines Hängers zur Filialbelieferung würde dem Lebensmitteldistributor im Wortsinn die Ausliefertour vermasseln.

Überdies ist sich Huber sicher, dass die Batteriespeicher durch die Schnellladevorgänge zwischen den einzelnen Liefertouren die Batteriespeicher dauerhaft Schaden nehmen würden und damit die Gesamteinsatzzeit des Fahrzeugs limitierten. Verglichen mit ­einem heute angebotenen Elektro-Lkw dauert die Energieaufnahme des H2-Trucks tatsächlich nicht länger als der ­Be­tankungsvorgang bei einem gas­betriebenen Truck: Tankstutzen ansetzen und das automatische Befüllen des Hochdrucktanks abwarten, fertig. Das Systemgewicht des Wasserstoffantriebs fällt gegenüber einem batterieelektrischen Antrieb durch den Wegfall schwerer Stromspeicher deutlich ­niedriger aus, was direkt der Nutzlast zu­gute kommt.

Reichweite ist für Anwender maßgeblich
Als vielleicht wichtigstes Argument für potenzielle Kunden spielt die Praxis-Reichweite eine entscheidende Rolle. Der 190 Kilowatt (rund 260 PS) starke Wasserstoffantrieb aus zwei gekoppelten Brennstoffzellen ermöglicht den Einsatz eines 19 Tonnen schweren Zweiachsers bei gelegentlicher Mit­nahme eines Hängers – also das klassische Einsatzprofil im schweren Ver­teilerverkehr. Kurzfristig kann man mit Brennstoffzellenkraft und Energie aus der Speicherbatterie eine Boost-Leistung bis 460 PS mobilisieren. Mit einer Tankkapazität von 35 Kilo Wasserstoff in sieben Hochdrucktanks bringt der 34 Tonnen schwere Zug eine Reich­weite bis 400 Kilometer. Die Brennstoffzelle liefert auch die Energie für die Transportraumkühlung, den Betrieb einer Ladebordwand und natürlich die Fahrer­hausklimatisierung.

„Grüner Wasserstoff“ soll bald zur Verfügung stehen
Pluspunkt für den Wasserstoff­antrieb: Sollte der Bedarf an Reichweite oder verbrauchter Energie für Neben­aggre­gate tatsächlich größer ausfallen, ist der Anbau von zusätzlichen Wasserstoffspeichern im Vergleich zum ­Aufrüsten eines batterie­elektrischen Lkw kein größerer Akt. Aus der Sicht von Hydrospider spricht also im schweren Verteilerverkehr alles für den Einsatz der umweltfreundlichen Technologie. Der neue Schwer-Lkw Hyundai H2-Xcient läuft im südkoreanischen Lkw-Produktionswerk Jeonju mit ausgereifter Technik vom Band und soll von Hydrospider mit einem „Pay per Use“-Mietkonzept, sprich voller ­Kostenübernahme für Kraftstoff, ­Unterhalt, Service und Versicherung, den Kunden angeboten werden. ­Primär setzt man dabei auf einen aus­gewachsenen 19-Tonner und später auch auf dreiachsige 26-Tonner, die bei Mitnahme eines Hängers bis zu 34 ­Tonnen Gesamtgewicht bewegen können – so viel schultert derzeit kein elektrisch betriebener Euro-Lkw über längere Strecken.

Was für die Ökobilanz des neuen Antriebs maßgeblich ist: Die neu­gegründete Hydrospider-Aktiengesellschaft kümmert sich auch um die ­Bereitstellung des „grünen Wasserstoffs“, der im kommenden Jahr an anfangs zehn Tankstellen zur Verfügung stehen soll. Dafür läuft im über hundert Jahre alten Wasserkraftwerk Gösgen am Aare-Kanal ab dem Jahreswechsel eine neu­errichtete Elektrolyse-Anlage. Dort sollen bei zwei Megawatt Dauerleistung rund 300 Tonnen Wasserstoff ohne jeden Einsatz fossiler Brennstoffe produziert werden. Dieser Vorrat reicht vorerst schon einmal für den Betrieb von rund fünfzig Trucks aus. Im Laufe der kommenden Jahre soll die Herstellung von „grünem“ Wasserstoff sukzessive hochgefahren werden.

Wasserstoff-Truck derzeit noch teuer
Über die Betriebskosten allein lässt sich der im Vergleich zu einem klassischen Diesel-Lkw teurere Wasserstoff-Truck freilich nicht finanzieren. Der Kraftstoff-Wasserstoff kostet derzeit un­gefähr das dreifache wie eine vergleichbare Energiemenge Diesel. Außer­dem bietet die Schweiz keine Subvention­ierung alternativer Kraftstoffe. So ist es allein der Wegfall der LSVA (Leistungsabhängige Schwerverkehrsabgabe), der bei einem 34-Tonner und rund 80.000 Kilometer Jahreslaufleistung mit etwa 65.000 Schweizer Franken (rund 60.000 Euro) Einsparung zur Amortisierung beitragen soll. Mit der Zunahme der Nutzerzahl, der so eingesetzten Fahrzeuge und dem daraus zu erweiterten Tankstellennetz sollen sich mittel­fristig Skaleneffekte ergeben, die den umweltfreundlichen Wasserstoffantrieb endgültig auch als wirtschaftlich konkurrenzfähige Alternative zum Diesel etablieren.

Der Lohn der südkoreanisch-schweizerischen Initiative ließ nicht lange auf sich warten. Hyundai und ­Hydrospider konnten mit ihrem Transportkonzept im vergangenen November die begehrte Auszeichnung „Truck Innovation Award“ der internationalen „Truck of the Year“-Jury gegen eine ­starke Phalanx von Elektrofahrzeug-­Mitbewerbern für sich entscheiden. Wer letztendlich auf dem Transportmarkt die saubere Lkw-Nase vorne hat – die Dynamiker wie Hyundai, Nikola und Iveco, die Pragmatiker mit Einbaulösungen wie Kenworth oder Cummins oder gar die Wasserstoff-Verweigerer in der europäischen Lkw-Szene, ist heute freilich noch nicht abzusehen. Bis ­dahin kann die Devise nur lauten: „Wasserstoff marsch!“ 

Über den Autor:
Der Experte und Fachjournalist Oliver Willms schreibt seit 2010 für LT-manager über den Bereich Nutzfahrzeuge.

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