Brennstoffzellen-Konzeptfahrzeug als Ergebnis intensiver Forschungsarbeit
Ein Konsortium unter der Leitung von AVL hat im Rahmen des Projekts Keytech4EV einen Hybrid-Brennstoffzellen-Batterieantrieb für ein Demonstrationsfahrzeug entwickelt mit besonderem Augenmerk auf Energieeffizienz und Kosteneinsparung. Gefördert vom Klima- und Energiefonds wurde dieses Leuchtturm-Projekt nach dreijähriger intensiver Forschungstätigkeit nun mit Erfolg abgeschlossen.
Das Projekt Keytech4EV (steht sinngemäß für Schlüsseltechnologie für elektrische Fahrzeuge) verfolgt das übergeordnete Ziel eines hocheffizienten, kostenoptimierten und CO2-freien Antriebskonzepts auf Basis von WasserstoffBrennstoffzellen- und Batterietechnologie.
Innovative Kombination zweier Technologien
Den aktuellen Stand der Technik stellen Fahrzeuge einerseits mit großen Brennstoffzellensystemen und sehr kleinen Puffer-Batterien bzw. andererseits mit reinen Batterie-elektrischen Systemen dar. Der innovative Ansatz des Keytech4EV Projektes ist die Kombination beider Technologien in einem hybridisierten Gesamtsystem unter Ausnutzung aller möglichen Synergien. Vorstudien haben gezeigt, dass mit einem solchen Brennstoffzellen-BatterieHybrid die Antriebssystemkosten im Vergleich zu reinen Brennstoffzellensystemen wie auch reinen Batterielösungen deutlich gesenkt und gleichzeitig alle Anforderungen (Effizienz, Fahrverhalten usw.) besser erfüllt werden können. Darüber hinaus bietet der Brennstoffzellen-Batterie-Hybrid den Vorteil großer Reichweite und kurzer Tankzeiten – d.h. die Nachteile von reinen Batterie-Elektrofahrzeugen wie Reichweiten-Limitierung und lange BatterieLadezeiten werden vollständig vermieden.
Stark integriertes Vorhaben und parallele Forschungsarbeiten
Das Projekt Keytech4EV war ein horizontal und vertikal stark integriertes Vorhaben unter der Leitung eines industriellen Antriebssystementwicklers (AVL) in Zusammenarbeit mit Komponenten- und Subsystemherstellern (Hörbiger, Magna, ElringKlinger), Forschungseinrichtungen (TU Graz, TU Wien, HyCentA) und dem Kleinunternehmen IESTA. Das Projekt wurde mit einer gemeinsamen Konzeptausarbeitung gestartet und führte dann in parallelen Forschungsarbeiten zur Entwicklung von zentralen Kerntechnologien für dieses Antriebssystem.
Dabei entwickelte die Firma Hoerbiger das Wasserstoffeinspritzventil und erarbeitete gemeinsam mit HyCentA die passive Wasserstoffrezirkulation. Die Firma Magna entwickelte einen Wasserstofftank für den Mitteltunnel und lieferte das Wasserstofftanksystem für das Fahrzeug. Das HyCentA übernahm dabei die Berechnung und Simulation von Betankungsvorgängen. Die Firma ElringKlinger entwickelte deren Brennstoffzellenplattform weiter, um 70 kW Brennstoffzellenleistung zu erzielen. Dabei unterstützte die TU Graz die Lebensdaueruntersuchungen. AVL entwickelte das gesamte Brennstoffzellensystem inklusive dessen Regelung und gemeinsam mit IESTA das Brennstoffzellen-Kühlsystem. Die TU Wien übernahm die Modellentwicklung für die Zustandsüberwachung der Brennstoffzelle während des Betriebs.
Letztlich wurden alle Kerntechnologien auf System- und Fahrzeugebene von AVL integriert und validiert.
Das finale Projektziel war die Entwicklung eines hybridisierten BrennstoffzellenBatterie Demonstrationsfahrzeuges. Mit dem vollwertigen Mittelklasse-Fahrzeug sollen folgende Ziele demonstriert werden:
Energieeffizienz entsprechend dem Kraftstoffverbrauch von 2.5 L/100 km Benzin eines C/D-Mittelklassefahrzeugs
Reduktion der Antriebsstrangkosten
Keine CO2-Emissionen
Reichweite >500km
Fahrbarkeit wie vergleichbare Serienfahrzeuge
Eine weitere zentrale Motivation für dieses Projekt war der Beitrag zur Schaffung einer nationalen/europäischen Wertschöpfungskette für die Brennstoffzellentechnologie. Die Innovation und die marktorientierten Ziele dieses Projekts werden durch die Beteiligung von fünf großen globalen PKWHerstellern als assoziierte Projektpartner unterstrichen.
Über AVL List GmbH
AVL ist das weltweit größte, unabhängige Unternehmen für Entwicklung, Simulation und Testen von Antriebssystemen (Hybrid, Verbrennungsmotor, Getriebe, Elektroantrieb, Batterien, Brennstoffzelle und Regelungstechnik) für Pkw, Nutzfahrzeuge, stationäre Motoren, Großmotoren sowie deren Integration in das Fahrzeug. AVL beschäftigt weltweit über 10.400 Mitarbeiter. 2018 betrug der Umsatz 1,75 Milliarden Euro.
Über die Energieforschungs- und Innovationsprogramme des Klima- und Energiefonds
Die Energieforschungs- und Innovationsprogramme des Klima- und Energiefonds sind zentrale Instrumente für die Umsetzung des Nationalen Energie- und Klimaplanes der österreichischen Bundesregierung. Sie leisten damit einen wesentlichen Beitrag für den langfristigen wirtschaftlichen Erfolg Österreichs. Seit 2007 hat der Klima- und Energiefonds in Kooperation mit dem Infrastrukturministerium rund 400 Mio. Euro in mehr als 800 Energie- und Mobilitätsforschungsprojekte investiert. Die Strategie ist gezielt auf Technologien mit hohem Wachstumspotenzial im In- und Ausland ausgerichtet. Als One-StopShop begleitet der Klima- und Energiefonds mit Instrumenten der Forschungs- und Umweltförderung den gesamten Innovationsprozess von der Forschung bis zur Demonstration.
Informationen: www.energieforschung.at und www.vorzeigeregion-energie.at
Pressekontakt
E-mail: press@avl.com
Mag. Katja Hoyer
Pressesprecherin Klima- und Energiefonds
Mobile: +43 664 886 13 766
E-mail: katja.hoyer@klimafonds.gv.at
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STATEMENTS
Bundesministerin Leonore Gewessler
„Mein Anspruch lautet: Mobilität muss emissionsfrei werden. Nur so können wir unsere Energie- und Klimaziele erreichen. Das bedeutet, dass auch die Forschung sich des Themas intensiv annehmen muss. Das Projektteam hat bewiesen, dass heimische Innovationen einen wichtigen Beitrag zu dieser Herausforderung leisten können. Ich danke dem gesamten Team ganz herzlich für sein Engagement und seine Innovationskraft und dem Klima- und Energiefonds als kompetenten Partner des bmvit.“
Prof. Helmut List, CEO AVL
„Die Elektrifizierung des Fahrzeugantriebs ist ganz entscheidend für einen zukünftig CO2-neutralen Verkehr. Brennstoffzellensysteme für Elektro-PKW und Elektro-NFZ als effiziente und saubere Energiewandler von Wasserstoff zu Strom werden stark an Bedeutung gewinnen, da WasserstoffBrennstoffzellen-Fahrzeuge CO2-freie Mobilität, große Reichweiten sowie kurze Tankzeiten ermöglichen. Durch die neuartige Kombination der Brennstoffzelle mit einer bewusst größeren Batterie ist es in dem Projekt gelungen, mit diesem ersten österreichischen Brennstoffzellenfahrzeug in Form eines Brennstoffzellen-Batterie-Hybrids einen großen Schritt in Richtung hohe Effizienz, attraktives Fahrverhalten und gute Kostenbalance zu erreichen.“
Theresia Vogel, Klima- und Energiefonds
„Wenn die heimische Automotivindustrie im globalen Wettbewerb weiterhin bestehen will, dann gilt es, innovative Technologien ,made in Austria‘ rasch in den Markt zu bringen. Geht es um emissionsfreie Mobilität, dann wird international auch grüner Wasserstoff eine Rolle spielen – hier geht es um Effizienz und Reichweite, die erzielt werden müssen. Projekte wie dieses, das wir mit unserem Energieforschungsprogramm unterstützen, sichern den Industriestandort Österreich und tragen dazu bei, die europäischen Klimaziele zu erreichen.“
FACT SHEET
Projekt Keytech4EV:
Das Leuchtturmprojekt Keytech4EV demonstriert innovative Schlüsseltechnologien für WasserstoffBrennstoffzellen-Elektrofahrzeuge mit besonderem Augenmerk auf Energieeffizienz und Kosten.
Dieses Projekt (FFG-Nummer 855237) wird vom "Klima- und Energiefonds" unterstützt und im Rahmen des "Energieforschungsprogramms 2015" durchgeführt. Das Programm wird von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) verwaltet.
Projektzeitraum:
Februar 2017 bis Jänner 2020
Konsortialführer:
AVL
Partner:
AVL
ElringKlinger
Hoerbiger
HyCentA Research GmbH
IESTA
Magna
TU Graz
TU Vienna
Gesamtkosten des Projektes:
5,81 Millionen Euro
Förderung durch Klima- und Energiefonds:
3,59 Millionen Euro
Antriebskonzept:
Herzstück des Keytech4EV-Antriebs ist eine 70 kW Brennstoffzelle, mit der die Höchstgeschwindigkeit und Steigfähigkeit des Fahrzeugs erzielt werden. Zusammen mit einer Batterie von ~10 kWh Kapazität werden höchste Effizienz, ausgezeichnete Beschleunigung und gute Fahrbarkeit erreicht.
Weitere Eigenschaften des C-Klasse-Demonstrationsfahrzeugs:
100 kW E-Motor
~4 kg Wasserstoff für 500 km Reichweite
~3 Minuten Wasserstoff-Betankungszeit
0,8 kg /100 km Wasserstoffverbrauch
Schlüsseltechnologien:
AVL Brennstoffzellensystem
PEM-Brennstoffzellen-Stack (ElringKlinger)
Passive Anodenrezirkulation (Hörbiger)
Hoher Systemwirkungsgrad
AVL THDA™-Diagnose-basierte Regelung der Brennstoffzellen
Hardware und Software
Total Harmonic Distortion Analysis (THDA)
700 bar Wasserstofftanks (Magna)
Neuer Mitteltunneltank
Kostensenkung durch Reduktion der Komplexität
