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Wasserstoff

Wer sich intensiv mit emissionsfreier Mobilität auseinandersetzt, beschäftigt sich auch mit dem Thema Wasserstoff. Gerade im Nutzfahrzeugbereich ist die Brennstoffzelle eine aussichtsreiche Lösung. Deswegen forscht und entwickelt pepper auch in diesem Bereich, gerade wenn es um das Thema Reichweite geht.

Warum Wasserstoffantrieb?

Warum entwickeln wir eine Lösung mit Brennstoffzellen (Wasserstoff) und bleiben nicht beim rein batterie-elektrischen Antrieb?

pepper ist grundsätzlich technologieoffen. Die heute realistisch erzielbare Reichweite rein batterie-elektrischer Antriebssysteme in Nutzfahrzeugen liegt im Bereich von ca. 250 – 300 km. Dieser Wert ist abhängig von Faktoren wie z.B. Außentemperatur und Verkehrssituation, aber auch dem Einsatzgebiet der Fahrzeuge (Stadtverkehr oder Autobahn). Bereits heute stellen Busse im Überlandverkehr sowie LKW im Zulieferverkehr mit notwendigen Reichweiten deutlich über 300 km pro Tag Anwendungsfälle für den Einsatz von Brennstoffzellen-Range-Extendern bzw. reinen Brennstoffzellen-Lösungen dar.

Darüber hinaus kann den Fahrzeugen durch Wasserstoff als Energieträger Energie schneller zugeführt werden, als dies bei BEV aktuell möglich ist. Vorteilhaft ist außerdem, dass die Abwärme des Brennstoffzellensystems im Winter zum Heizen des Fahrzeuginnenraumes verwendet werden kann. Der Einfluss winterlicher Außentemperaturen auf die Reichweite reduziert sich somit erheblich.

Daraus resultiert ein vielfacher Kundenwunsch, auch Antriebe auf Brennstoffzellenbasis zu entwickeln und anzubieten. Unsere Planung sieht vor, bereits bis 2024 erste serienreife Busse und LKW auf Basis der Brennstoffzellentechnologie auf die Straße zu bringen.

Eine Frage der Reichweite

Langstrecke

Für hohe Reichweiten im Langstreckenverkehr (Bus und LKW) wird pepper somit zukünftig ebenfalls einen hybriden Antriebsstrang mit Brennstoffzelle anbieten. Das Antriebssystem, welches weiterhin das bekannte und erprobte modulare Batteriesystem verwendet, wird durch die Entwickler*innen von pepper auf besonders hohe Wirkungsgrade hin optimiert, mit dem Ziel eines möglichst ressourcenschonenden Umgangs mit dem Energieträger Wasserstoff.

Standards

Durch den von den batterie-elektrischen Umrüstungen etablierten „etrofit“ Ansatz ist es möglich, Bestandsfahrzeuge mittels Retrofit-Lösung technisch so zu modernisieren, dass diese den neusten Automobilstandards entsprechen. Dies umfasst unter anderem Anforderungen, die aus den neuesten Gesetzgebungen und Regularien hervorgehen. Auf diese Weise modernisierte Fahrzeuge stellen qualitativ somit keine Kompromisslösung dar. Das dazu nötige vertiefte Know-how im Automotive- sowie Softwarebereich bringt das pepper Team aus den bisherigen Produktentwicklungen (bis hin zur Serienreife) mit und ermöglicht eine risikominimierte, vollumfängliche Übernahme aller Haftungsthemen, die sich durch eine Umrüstung bzw. Modernisierung von Fahrzeugen mit H2-Antrieben ergibt. Eine solche Modernisierung wird durch die Integration einer unabhängigen Bordnetzarchitektur in das Bestandsfahrzeug erreicht, die über eine abgesicherte, eigens hierfür entwickelte Schnittstelle kommuniziert. Auf diese Weise können unabhängig von der zu modernisierenden Fahrzeugbasis neueste Standards und Gesetzgebungen eingehalten werden, die den Antriebsstrang betreffen.

Technologie

Dadurch, dass bei pepper in den letzten Jahren Entwicklungszyklen und -prozesse konsequent auf elektrische Antriebe ausgerichteten waren, kann eine deutlich schnellere Marktreife von H2-Antrieben bzw. Fahrzeugen erreicht werden. Dies betrifft auch Wissen im Bereich elektrischer Energiespeicher. Klassische Entwicklungszyklen im Bereich der Automobilindustrie sind komplex, langwierig und erschweren, neueste Batterietechnologien (welche sehr schnellen Entwicklungszyklen unterliegen) schnell in den Markt zu bekommen. Das bei pepper durch Expert*innen aus dem wissenschaftlichen Umfeld vorhandene Wissen ermöglicht einen deutlichen Geschwindigkeitsvorteil.

Und warum bietet pepper nicht ausschließlich Wasserstoff-Lösungen an?

Grundlegend betrachtet sind rein batterie-elektrische Lösungen technologisch weniger komplex als Systeme mit Brennstoffzelle und daher auch günstiger. Hinzu kommt, dass ein batterie-elektrisches System am effizientesten mit Energie haushalten kann und somit für den idealen Bedarfsfall die nachhaltigste Lösung darstellt. Weiters muss man anerkennen, dass die Entwicklung von Brennstoffzellen im Vergleich zu rein batterie-elektrischen Systemen noch nicht so weit fortgeschritten ist und sich auch die für einen praktikablen Betrieb nötige Infrastruktur erst im Aufbau befindet.

Alles in allem entscheidet aber der Bedarfs- bzw. Anwendungsfall, welche Antriebstechnologie die ideale ist, für Nutzfahrzeuge mit Reichweiten unter 300 km ist dies aktuell eine rein batterie-elektrische, darüber die Brennstoffzelle.

Wasserstoff Förderprojekt

Im Rahmen des Förderprogramm Wasserstofftankstelleninfrastruktur des Bayerischen Staatsministeriums für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie entwickelt pepper ein Verfahren zur Umrüstung von Nutzfahrzeugen auf Brennstoffzellen-Antriebe (engl.: Fuel Cell; kurz: FC). Dabei sollen die Umrüstmöglichkeiten um eine FC-Variante in drei Ausprägungen ergänzt werden.

Batterie-elektrischer Antriebstrang mit FC-Range-Extender für Busse (kurz: REXB)
Reiner FC-Antriebstrang für Busse (kurz: FCB)
Reiner FC-Antriebsstrang für LKW (engl.: Truck; kurz: FCT)

Das wesentliche technische Ziel ist die Entwicklung eines ISO 26262 – konformen und robusten Nachrüstsystems von FC-Antrieben für gebrauchte Nutzfahrzeuge. Die ISO 26262 ist eine ISO Norm für sicherheitsrelevante, elektrische/elektronische Systeme in Kraftfahrzeugen. Die zweite Edition ISO 26262:2018 gilt auch für Nutzfahrzeuge über 3,5 t und beschreibt anzuwendende Methoden in Entwicklung und Produktion.

Folgende technische Parameter werden im Rahmen des Förderprojektes angestrebt und sollen entsprechend umgesetzt werden:

Zuverlässiger Betrieb der Fahrzeuge unter allen klimatischen Bedingungen
Erzielbare Reichweiten (REXB: bis zu 400 km; FCB: bis zu 500 km; FCT: bis zu 800 km)
Energieverbrauch von 9 bis 12 kg H2 / 100 km

Die Fahrzeuge werden während der Kundenerprobungsphase gemeinsam mit Anwendern und assoziierten Partnern im Alltag erprobt und getestet. Durch die Test- und Erprobungsphase können wichtige Impulse für die Alltagstauglichkeit der Umrüstungslösungen erzielt werden.