Brennstoffzellen-Lkw

Oliver Willms,

Wasserstoff marsch!

Daimler stellt mit seinem Wasserstoffkonzept die Weichen für den Lkw-­Antrieb der Zukunft. Bis dahin muss allerdings noch viel Arbeit auf dem ­Weg zum emissionsfreien Nutzfahrzeug investiert werden.

© Daimler

Lange hat der Transportmarkt auf die Bewegung der Nutzfahrzeugriesen gewartet. Jetzt pünktlich zur ausgefallenen IAA Nutzfahr­zeuge, gibt Branchenführer Daimler die ­Richtung vor, in die der weltweit ­operierende Nutzfahrzeugkonzern künftig navigieren wird. Elektroantrieb für die leichte und mittelschwere Lkw-Kavallerie und Wasserstoffantrieb für den Langstreckenverkehr lautet die Devise, die Daimlers Nutzfahrzeug-Chef Martin Daum Ende September ausgegeben hat.

Interessant ist, dass sich mit ­Daimler und Volvo Trucks die beiden größten Weltmarktanbietern von ­Nutzfahrzeugen die schwielige Hand ­reichen, um in einem gemeinsamen Joint Venture die aufwändige Entwicklung zum serienreifen und vor allem praxistauglichen Wasserstoffantrieb im Lkw zu erreichen. Die Kooperation beider Industriegiganten soll in der Entwicklung und Fertigung einer ­gemeinsamen Brennstoffzelle werden, die dann – wieder ganz auf getrennten Wegen – in die künftigen Fahrzeuge oder Aggregate beider Konzerne ­verbaut wird. Ein gemeinsam produziertes Wasserstofffahrzeug wird es ­also nicht geben, das ist den Chefs der beiden Nutzfahrzeughersteller wichtig. Gut möglich, dass sich Daimler im Laufe der mehrjährigen Entwicklungsdauer auch dem Bau eigener Batterietechnik widmen möchte. Derzeit ­kaufen die Stuttgarter die Strom­speicher noch beim chinesischen ­Batterieexperten CATL zu. Im Pkw-­Bereich orientiert man sich aber ­bereits an eigener ­Batteriefertigung.

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Zeitplan für die Revolution
Einen ersten Ausblick auf die künftige Strategie gewährte Daimler-Lenker Martin Daum mit dem geplanten Zeitplan zur Einführung der Antriebs­revolution. Ab kommenden Jahr soll der seit zwei Jahren in ausgewählter Kundenhand erprobte Elektro-Actros für den schweren Verteilereinsatz mit einer freilich eher übersichtlichen ­Batteriereichweite von rund 200 ­Kilometer in Serienfertigung gehen. Ein Jahr später folgt der batterie­betriebene Kommunal-Lkw eEconic für die ­urbanen Aufgaben.

Für 2024 planen die Daimler-­Strategen mit der Serieneinführung der ­davon weiterentwickelten Elektro-­Variante des schweren eActros Long Haul, der sich mit entsprechender Batterietechnik unter und neben dem Rahmen bis zu 500 Kilometer abgasfrei fortbewegen soll. Die Königsklasse – der GenH2 Truck mit Brennstoffzellen­antrieb und Zusatzbatteriespeicher – soll in drei Jahren in die Kundenerprobung kommen, um dann in der zweiten Hälfte des Jahrzehnts als Serienfahrzeug die Revolution im schweren ­Straßengütertransport einzuläuten.

Praxiserprobung über Jahre
Warum dauert das soll lange? fragen sich manche Kunden mit Blick auf den bereits angelaufenen Praxistest des Hyundai Xcient Wasserstofftrucks in der Schweiz (LT-manager berichtete in ­Ausgabe 5/19). Die Frage ist nicht ganz unberechtigt, schließlich forscht ­Daimler bereits seit Jahrzehnten zum Thema Wasserstoff und kann dazu, ebenso wie die asiatischen H2-­Vorreiter Hyundai und Toyota, mit Pkw in ­Serienfertigung aufwarten. Außerdem sammelten die Schwaben langjährige Erfahrung mit Citaro-Stadtbussen, die in ganz Europa brennstoffzellengetrieben Millionen Kilometer im Praxis­einsatz abgespult haben. Der Transfer der Brennstoffzellentechnik vom Pkw in den Lkw erweist sich allerdings nicht nur wegen des unterschiedlichen Leistungsbedarfs als schlecht machbar.

Für den Einsatz im Langstrecken-Truck müssen eine Brennstoffzelle mit dauerhaft hoher Leistungsabgabe, die entsprechenden Elektro-Antriebs­motoren sowie eine adäquate Batterie für Zwischenspeicherung von elektrischer Energie und die Bereitstellung von zusätzlicher Boost-Power ent­wickelt werden. Überdies soll der ­dereinst serienreife GenH2-Truck nicht nur in der Leistungsfähigkeit, sondern auch in der Dauerhaltbarkeit im Kunden­einsatz seinen dieselgetriebenen ­Brüdern in nichts nachstehen. Das ­bedeutet eine Mindesthaltbarkeit von rund zehn Betriebsjahren und mindestens einer Million Kilometer. Diese Qualitäten kann man erst in einem ­langjährigen Test­verfahren mit ­entsprechenden Praxis­einsätzen ­gewährleisten. So dauert eine ­Groß­serienentwicklung ­länger, als die schnelle, engagierte Montage einer heute bereits greifbaren ­Brennstoffzelle in ein bestehendes ­Gebrauchtfahrzeug.

Trotz der für viele Kunden quälend langen Wartezeit auf die umweltfreundliche Daimler-Bescherung stehen die Eckdaten des künftigen Wasserstoff-Actros schon fest. Den Vortrieb sollen zwei maximal 330 kW starke E-Motoren übernehmen, die gewichts- und bauraumsparend direkt in den Antriebsachsen verbaut werden. Die mit zweimal 2071 Newtonmeter Drehmoment bärenkräftigen E-Motoren werden von dem Brennstoffzellenantrieb mit zweimal 150 kW Systemdauerleistung alimentiert. Eine relativ kompakte 70 kW/h-Batterie steuert bei höherer Leistungsabfrage auf schwerem Gelände oder beim Beschleunigen kurzfristig 400 kW – das sind stattliche 545 PS! – an Zusatz­energie bei. Der Stromspeicher nimmt überdies die Rekuperationsenergie beim Bremsen mit den E-Motoren auf.

Neben der Bereitstellung der elek­trischen Energie gilt es beim Wasserstoffantrieb noch eine deutlich hohe Hürde zu meistern – die Abfuhr der Wärmeenergie, die bei der Verwandlung von Wasserstoff in Strom frei wird. Dazu hält der GenH2-Prototyp hinter der klassischen Fernverkehrskabine zusätzlichen Bauraum bereit, der für die entsprechend umfangreiche Kühl­anlage benötigt wird. Das futuristische Fischgesicht mit den dicken Kühler­lippen eines Wallers wird der Prototyp im Laufe der Entwicklung sowieso ­ablegen. Das Design wird sich vielmehr am Nachfolger des amtierenden „Truck of the Year“-Actros orientieren, der zum Serienstart des Wasserstoff-Trucks längst auch als Dieselvariante unterwegs sein wird.

Gekühlt im Mittschiff
Die schöne neue Welt des Lkw-­Antriebs soll mit einer Reichweite von bis zu 1.000 Kilometer im Reigen der Fern­verkehrs-Trucks mitspielen können. Dazu favorisiert Daimler den Einsatz von tiefkaltem Wasserstoff, der mit ­einer Temperatur von -253 Grad ­Celsius in zwei kompakten Isoliertanks mit einer Gesamtspeicherkapazität von 80 Kilo mittschiffs an der Zug­maschine mit­geführt wird. Für Martin Daum ist flüssiger Wasserstoff wegen der deutlich höheren Energiedichte im Vergleich zum gasförmigen Zustand sowie aufgrund der vergleichsweise schnellen und unkomplizierten ­Betankung der einzig gangbare Königsweg. Auch dann, wenn die Tiefkühlung des per Elektrolyse dem Wasser entnommenen Gases zusätzlich Energie frisst. Wirtschaftlich und ökologisch ver­tretbar sei die ­Wasserstoffherstellung ohnehin nur mit regenerativer Energie, argumentiert man dazu bei Daimler. Ein aus Kohlestrom gewonnener ­Wasserstoff wäre sowohl kostenseitig, wie auch unter Umwelt­aspekten völlig ungeeignet.
Auf Spareffekte im Betrieb eines Wasserstoff-Trucks darf ohnehin heute noch kein Kunde hoffen. ­Sowohl in der Herstellung, wie auch im Einsatz wird der H2-Lkw signifikant teurer als ein Dieselkollege, warnt Daimler-Chef Daum schon heute. Nur mit Unterstützung der Politik, ent­sprechender Incentivierung über Maut und Besteuerung und andere be­triebs­wirtschaftliche Anreize sei die neue Technologie im freien Transportmarkt wettbewerbsfähig zu machen. Absichtserklärungen und die Aussicht auf milliardenschwere Förderprogramme gibt es laut dem noch aktuellen Verkehrsminister Andreas Scheuer schon heute. Damit will die Politik „den Lkw anders erfinden“ so Scheuer, und ­massiv in den Ausbau einer Wasserstoff-Tankstellen investieren.

Auch hier stellt sich die altbekannte Frage nach Henne und Ei, oder wer den ersten Schritt zum Einstieg in die neue Antriebstechnologie wagt. „Wir ­müssen jetzt das Ei legen!“, erklärt Top-­Manager Daum die klare Zusage an die Wasserstoffzukunft. Bis dieser freilich den in über 120 Jahre Entwicklung und Bau perfektioniertem Diesel-Antrieb das sprichwörtliche Wasser reichen kann ist noch offen.

Brückentechnik oder nicht?
Für 2039 hat Daimler angekündigt, den Kohlenstoffdioxid-neutralen Antrieb auch im Nutzfahrzeug exklusiv anzubieten. In den zwei Jahrzehnten dazwischen werden neue innovative Antriebe im Zusammenspiel mit weiter optimierter Verbrennertechnologie die vielfältigen Transportaufgaben in den Triade-Märkten erledigen. Brückentechnologien wie dem Erdgasantrieb im Lkw erteilen die Daimler-Granden eine klare Absage. „Das hilft ein bisschen!“, sagt Martin Daum, sei aber nicht Teil der großen, ganzen Lösung. Den ebenfalls von der Politik geförderten Testeinsatz von Oberleitungsstrecken für teilelektrifizierte Lkw hält der oberste Daimler-Trucker als Freund von klaren Ansagen gar für „ausgemachten Blödsinn und eine ­Verschwendung von Steuergeldern“. Seine Losung für die Zukunft von Daimler in den kommenden Jahr­zehnten ist ebenso einfach, wie klar definiert: Wasserstoff marsch! 

Das planen die anderen Hersteller:

Volvo hat mit der strategischen Partnerschaft mit Daimler ­eine klare Ausrichtung auf elektrisch betriebene Lkw. Verteiler-Lkw mit E-Antrieb sind serienreif, schwere Trucks in Arbeit. In den USA fahren bereits – ebenso wie bei Daimler-Tochter Freightliner – vollelektrische Lkw über die Highways. Die Brennstoffzellentechnik wird künftig Reichweite und Versorgungssicherheit garantieren. Volvo bietet aktuell noch einen LNG-Antrieb mit Diesel und Adblue als Zusatzbetriebsmittel an.
Der schwedische Mitbewerber Scania kann ebenfalls mit einem LNG-Antrieb sowie mehreren batterieelektrisch betriebenen Verteiler-Lkw aufwarten. Als einziger Hersteller versucht sich Scania überdies mit dem vom Bund mitfinanzierten Test von auf Autobahnteilstücken oberleitungsgespeisten Hybrid-Lkw – anderortens auch unter dem Namen Eisenbahn bekannt.

Die Konzernschwester MAN hat nach mehreren Anläufen auch einen Batterie-Verteilertruck im Testlauf beim Kunden und steuert den eTGE-Transporter mit Elektroantrieb bei. Nach den geplanten Massenentlassungen im Konzern möchte sich die MAN-Führung neu ausrichten und mit alternativen Antriebskonzepten in Richtung Zukunft marschieren.

Iveco hat mit der Kooperation mit Nikola für viel Wirbel in der ­Branche gesorgt. In Ulm soll bald ein batteriegetriebener Schwer-Lkw und ein paar Jahre drauf auch eine Brennstoffzellen-Nikola vom Band purzeln. Nach dem Börsentumult rund um den zurückgetretenen Nikola-Boss Trevor Milton wartet man nun gespannt auf die Fortsetzung der phantastisch anmutenden Nikola-Story.

Renault Trucks engagiert sich bereits seit Jahren zum Thema ­E-Antrieb und hat dazu eine recht ansehnliche Flotte von serien­reifen Fahrzeugen auf die Räder gestellt. Auch Erdgas-Varianten kann man bei Renault kaufen. Die Zukunft wird sich wohl an der Strategie der Konzernmutter Volvo orientieren.

Auch der niederländische Hersteller DAF engagiert sich um ­E-Antrieb – nicht nur im leichten Verteilerverkehr, sondern auch im schweren Lkw bis zur DAF CF-Sattelzugmaschine. Kräftige Impulse zum Thema Brennstoffzelle und E-Antrieb kann man aus Asien erwarten. Hyundai fährt mit einer Flotte von mittelschweren Verteiler-Lkw in der Schweiz bereits Brennstoffzellentechnik im Kundenversuch. Und aus China werden schon in wenigen Jahren einige Hersteller von alternativen Antrieben den Sprung auf den europäischen Markt wagen.

Neuheiten von Mercedes:

bereit für hier und heute: Neben viel Zukunftsmusik spielt Mercedes-Benz auch auf dem bekannten Instrumentarium. Zur untoten IAA 2020 gibt es eine abgespeckte Actros-Variante names Actros F, der den preissensiblen Anwender auf die Seite des Sterns ziehen soll. Der Flottentruck mit 450 PS bietet vernünftig orientierte Ausstattung zu ­günstigem Preis und mit dem CompleteMile-Servicevertrag eine gehörige Portion Planungs­sicherheit. Gezahlt wird, was gefahren wird, die monatlichen Raten richten sich nach den tatsächlich gefahrenen Kilometern. CompleteMile wird ab März 2021 angeboten, übrigens auch für weitere Actros-, Arocs- und Atego-Modelle.

Neben dem Aschenbrödel Actros F schickt Daimler die schöne reiche Schwester Actros ­Edition 2 ins Rennen. Das limitierte Sondermodell soll mit Ausstattungen in Vollfettstufe verdientes Fahrpersonal oder Owner-Drivern den Arbeitsalltag versüßen. Vom exklusiven Außendesign mit viel Edelstahl sogar an den Hinterachstöpfen über feinstes Ledergestühl, bis hin zur Ambiente-Innenbeleuchtung glänzt hier der Stern besonders hell.

Ab Mitte nächsten Jahres ist auch der neue Abbiegeassistent ASGA (Active Side Guard ­Assistent) zu haben, der vor unsichtbaren Hindernissen nicht nur warnt, sondern den Truck bei Kollisionsgefahr auch bis zum Stillstand abbremst. Auch der Notbremsassistent ABA wird mit einer stark weiterentwickelten Version 5 mit kombinierter Kamera- und Radar­­über­wachung und erweiterter Detektierung aufgewertet.

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