Daimler Trucks stellt Brennstoffzellen-Konzept-LKW GenH2 vor

[Daimler Trucks] – LKW-Hersteller Daimler Trucks hat seine Technologiestrategie für die Elektrifizierung seiner Fahrzeuge vom urbanen Verteiler- bis hin zum internationalen Fernverkehr präsentiert. Im Fokus stand die Technologie für wasserstoffbasierte Brennstoffzellen-LKW für das Fernverkehrssegment: Den Anfang macht der Mercedes-Benz GenH2 Truck als Konzeptfahrzeug.

Mit dem GenH2 Truck zeigt Daimler Trucks, welche konkreten Technologien der Hersteller mit voller Kraft vorantreibt, damit schwere Brennstoffzellen-LKW flexible und anspruchsvolle Fernverkehrseinsätze mit Reichweiten von 1.000 Kilometer und mehr mit einer Tankfüllung fahren können. Daimler Trucks plant den Beginn der Kundenerprobung des GenH2 Truck für das Jahr 2023, der Serienstart soll in der zweiten Hälfte des Jahrzehnts folgen. Die Leistungsfähigkeit des Fahrzeugs soll dabei dank des Einsatzes von flüssigem statt gasförmigem Wasserstoff aufgrund der deutlich höheren Energiedichte gleichauf mit der eines vergleichbaren konventionellen Diesel-LKW liegen.

Daimler Trucks verfolgt ähnliche Fahrzeug- und Zeitpläne wie für Europa auch für die Märkte Nordamerika und Japan. Bis zum Jahr 2022 soll das Portfolio von Daimler Trucks in den Hauptabsatzregionen Europa, USA und Japan Serienfahrzeuge mit batterieelektrischem Antrieb umfassen. Das Unternehmen hat überdies die Ambition, bis zum Jahr 2039 in Europa, Japan und Nordamerika nur noch Neufahrzeuge anzubieten, die im Fahrbetrieb („tank-to-wheel“) CO₂-neutral sind.

Der sogenannte ePowertrain wird als neue weltweite modulare Plattformarchitektur die technologische Grundlage aller mittelschweren und schweren lokal CO₂-neutralen, vollelektrischen Serien-LKW von Daimler Trucks sein – ob rein batterieelektrisch angetrieben oder per wasserstoffbasierter Brennstoffzelle. Er wird sich durch hohe Leistung, Effizienz und Langlebigkeit auszeichnen. Durch ihn plant Daimler Trucks über alle entsprechenden Fahrzeuge und Märkte hinweg Synergie- und Skaleneffekte zu erzielen.

Echte lokal CO₂-neutrale Alternativen für LKW-Käufer
Martin Daum, Vorsitzender des Vorstands der Daimler Truck AG und Mitglied des Vorstands der Daimler AG: „Wir verfolgen konsequent unsere Vision eines CO₂-neutralen Transports. Dabei konzentrieren wir uns auf die wirklich lokal CO₂-neutralen Technologien Batterie und wasser­stoffbasierte Brennstoffzelle, die auch auf lange Sicht das Potenzial bieten, sich am Markt durchzusetzen. Mit dieser Kombination können wir unseren Kunden je nach Anwendungsfall die besten Fahrzeug-Optionen anbieten. Je leichter die Ladung und je kürzer die Distanz, desto eher wird die Batterie zum Einsatz kommen. Je schwerer die Ladung und je länger die Distanz, desto eher wird die Brennstoffzelle das Mittel der Wahl sein.“

„Unsere Kunden treffen rationale Kaufentscheidungen und wollen bei Alltagstauglichkeit, Tonnage und Reichweite ihrer LKW keine Kompromisse eingehen“, so Daum weiter. „Mit unseren alternativen Antriebskonzepten von Mercedes-Benz, dem GenH2 Truck, dem eActros LongHaul sowie dem eActros, unseren Elektro-LKW der Marken Freightliner und FUSO haben wir die Kunden­anforderungen klar im Blick – und schaffen für sie echte lokal CO₂-neutrale Alternativen. Wir haben nun die zentralen technologischen Spezifikationen unserer E-LKW dargelegt, sodass die Anforderungen allen Beteiligten frühzeitig bekannt sind. Jetzt liegt es an der Politik sowie weiteren Akteuren und der Gesellschaft insgesamt, die richtigen Rahmenbedingungen auf den Weg zu bringen. Um CO₂-neutrale vollelektrische Fahrzeuge wettbewerbsfähig zu machen, bedarf es regulatorischer und staatlicher Steuerungsmaßnahmen einschließlich der nötigen Infrastruktur für das Laden von Ökostrom sowie für die Erzeugung, Speicherung und den Transport von grünem, flüssigem Wasserstoff.“

Mit Wasserstoff zum CO₂-neutralen Transport. © Daimler Truck AG

Kennzahlen des GenH2 Truck an konventionellen Fernverkehrs-LKW orientiert
Die Entwickler von Daimler Trucks haben dem GenH2 Truck die Eigenschaften des konventionellen Mercedes-Benz Actros Fernverkehrs-LKW hinsichtlich Zugkraft, Reichweite und Leistungsfähigkeit zugrunde gelegt. So soll der GenH2 Truck in seiner Serienvariante bei 40 Tonnen Gesamtgewicht eine Zuladung von 25 Tonnen bieten. Zwei spezielle Flüssig­wasserstofftanks sowie ein besonders leistungsfähiges Brennstoffzellensystem werden diese hohe Zuladung und die große Reichweite ermöglichen. Sie bilden daher das Herzstück des Konzepts des GenH2 Truck.

Für die Entwicklung der Flüssigwasserstofftanks können die Daimler-Experten auf vorhandene Expertise zurückgreifen, zudem arbeiten sie eng mit einem Partner zusammen. In Bezug auf die Brennstoffzelle profitiert der Hersteller sowohl in Sachen Technologie als auch hinsichtlich der Fertigungsverfahren und -prozesse von der jahrzehntelangen Erfahrung seiner Experten. Dies stellt einen enormen Vorteil dar.

Die Daimler Truck AG hat erst im April dieses Jahres gemeinsam mit der Volvo Group eine vorläufige, nicht bindende Vereinbarung zur Gründung eines neuen Joint Ventures zur serienreifen Entwicklung, Produktion und Vermarktung von Brennstoffzellensystemen für den Einsatz in schweren Nutzfahrzeugen und anderen Anwendungsfeldern geschlossen. Die Bündelung der Kräfte soll die Entwicklungskosten für beide Unternehmen senken und die Markteinführung der Brennstoffzellensysteme beschleunigen. Das Joint Venture soll auf die Expertise der Daimler Truck AG und der Volvo Group zurückgreifen. Um das Joint Venture mit der Volvo Group zu ermöglichen, hat die Daimler Truck AG alle konzernweiten Brennstoffzellen-Aktivitäten in der neu gegründeten Tochtergesellschaft Daimler Truck Fuel Cell GmbH & Co. KG zusammengeführt.

Flüssigwasserstoff ermöglicht Einsätze mit hohem Energiedurchsatz
Daimler Trucks präferiert flüssigen Wasserstoff (LH2), da der Energieträger in diesem Aggregatzustand im Gegensatz zu gasförmigem Wasserstoff eine deutlich höhere Energie­dichte in Bezug auf das Volumen aufweist. Dadurch kommt ein mit Flüssigwasserstoff betankter Brennstoffzellen-LKW mit wesentlich kleineren und aufgrund des geringeren Drucks auch erheblich leichteren Tanks aus. Dies lässt einen größeren Laderaum und ein höheres Zuladungsgewicht der LKW zu. Gleichzeitig kann mehr Wasserstoff getankt werden, was die Reichweite deutlich vergrößert. Somit eignet sich der Serien-GenH2 Truck wie entsprechende konventionelle Diesel-LKW für schwer planbare, mehrtägige Fernverkehrs-Transporte, bei denen der tägliche Energiedurchsatz hoch ist.

Daimler Trucks treibt derzeit die Entwicklung der erforderlichen Tanksystem-Technologien voran, um Flüssigwasserstoff auch für den mobilen Gebrauch als Energieträger für Brennstoff­zellen-Serien-LKW nutzbar zu machen. In der stationären Anwendung, beispielsweise in der Industrie oder in Wasserstofftankstellen, ist die Speicherung von tiefkaltem Flüssigwasser­stoff bei -253 Grad Celsius bereits gängige Praxis. Dies gilt auch für den Transport von flüssigem Wasserstoff als Ladung.

Zusammenspiel von Batterie- und Brennstoffzellensystem
Die beiden für die Serienversion des GenH2 Truck vorgesehenen Flüssigwasserstoff-Edelstahltanks werden sich mit 80 kg (je 40 kg) Fassungsvermögen durch eine besonders hohe Speicherkapazität für das Zurücklegen weiter Distanzen auszeichnen. Das Edelstahl-Tanksystem besteht aus zwei ineinander liegenden Röhren, die miteinander verbunden und vakuumisoliert sind. Das Brennstoffzellensystem soll in der Serienvariante des GenH2 Truck 2 x 150 kW liefern, die Batterie zusätzlich zeitlich begrenzt bis zu 400 kW. Das Speicher­vermögen der Batterie ist mit 70 kWh relativ gering, da die Batterie nicht für den Energie­bedarf, sondern hauptsächlich zur situativen Leistungsunterstützung der Brennstoffzelle hinzugeschaltet werden soll: beispielsweise bei Lastspitzen während der Beschleunigung oder bei voll beladenen Bergauffahrten. Gleichzeitig wird durch die relativ leichte Batterie mehr Zuladung ermöglicht. Sie soll im Serienfahrzeug durch Brems- und überschüssige Brennstoff­zellenenergie aufgeladen werden.

Ein Kernelement der ausgeklügelten Betriebsstrategie von Brennstoffzellen- und Batteriesystem ist ein Kühl- und Heizsystem, das alle Komponenten auf idealer Betriebstemperatur hält und somit eine möglichst hohe Langlebigkeit ermöglicht. Die beiden Elektromotoren sind in einer Vorserienversion auf insgesamt 2 x 230 kW Dauer- und 2 x 330 kW Maximalleistung ausgelegt. Das Drehmoment liegt bei 2 x 1577 Nm bzw. 2 x 2071 Nm.

Modularer ePowertrain für unterschiedliche Märkte und Segmente
Daimler Trucks setzt im Rahmen seiner globalen Plattformstrategie mit dem ePowertrain auch für vollelektrische LKW auf eine weltweit einheitliche Basisarchitektur. Technologisches Herzstück ist in einem ersten Schritt der integrierte elektrische Antrieb, der sogenannte eDrive. Dieser kommt in Form eines sogenannten eCarrier-Konzepts, d. h. einer eAchse mit einem oder zwei integrierten E-Motoren samt Getriebe, zum Einsatz.

Der eDrive – eine Eigenentwicklung von Daimler – bietet im Vergleich zu Konzepten mit einem Zentralmotor zahlreiche Vorteile. So ermöglicht die kompakte Bauweise den Bauraum für eine höhere installierbare Batteriekapazität, was sich positiv auf die Reichweite auswirkt. Die hohe Batteriekapazität gewährleistet auch eine hohe Leistungsübertragung an die eAchse und erlaubt so eine kontinuierliche Leistungsentfaltung.

Auch das Rekupera­tionspotential steigt aufgrund der Kombination einer großen Batterie mit sehr leistungs­starken E-Motoren. Der eDrive soll weltweit Eingang in verschiedene Fahrzeuge bei Daimler Trucks im mittelschweren und schweren Segment finden – ob mit rein batterieelektrischem oder wasserstoffbasiertem Brennstoffzellenantrieb. Der eDrive ist als Antriebsfamilie konzipiert, die sich aus unterschiedlichen Varianten zusammensetzt.

• Eine erste davon feiert ihre Premiere in der Serienversion des Mercedes-Benz eActros. Innerhalb eines Baukasten­systems kann der eDrive je nach Markt, Segment und Fahrzeugtyp maßgeschneidert werden. Daimler Trucks stellte den schweren Elektro-LKW Anfang 2018 vor und seit Herbst 2018 laufen intensive Praxistests bei Kunden. Der rein batterieelektrisch angetriebene eActros ist für einen nachhaltigen schweren Verteilerverkehr vorgesehen. Der Serien-eActros soll dem bisherigen Prototyp in einigen Punkten – wie beispielsweise der Reichweite, der Antriebsleistung und der Sicherheit – noch deutlich überlegen sein. Auch hinsichtlich der Nutzlast soll der Serien-eActros, der als Zwei- und Dreiachser auf den Markt kommen soll, mit einem konventionellen Actros auf Augenhöhe sein.
• Der batterieelektrische Fernverkehrs-LKW Mercedes-Benz eActros LongHaul soll 2024 in Serie gehen und wird in derselben Fahrzeugklasse wie der GenH2 Truck unterwegs sein. Seine Eigenschaften werden in weiten Teilen gleichauf mit denen der Serienvariante des GenH2 Truck bzw. eines konventionellen Diesel-LKW liegen. Der im Vergleich geringeren Reichweite des eActros LongHaul mit einer Aufladung steht dabei eine hohe Energieeffizienz gegenüber: Batterieelektrische Antriebe weisen den höchsten Wirkungsgrad unter den alternativen Antrieben auf. Dies bietet Transportunternehmen in den für den eActros LongHaul vorgesehenen Einsatzszenarien aufgrund niedriger Energiekosten signifikante Vorteile.
• Erste Praxiseinsätze des dieses Jahr von Daimler Trucks angekündigten Niederflur-LKW Mercedes-Benz eEconic, der auf dem eActros basiert, sind für kommendes Jahr geplant. Der Start der Serienfertigung ist für das Jahr 2022 angedacht. Der eEconic wird überwiegend als Abfallsammelfahrzeug im urbanen Einsatz in der Entsorgungswirtschaft unterwegs sein. Dieses Anwendungsgebiet eignet sich aufgrund seiner vergleichsweise kurzen und fest eingeplanten Routen von bis zu rund 100 km und einem sehr hohen Stop-and-go-Anteil sehr gut für den Einsatz batterieelektrischer LKW.
• In den USA absolvieren derzeit der mittelschwere Freightliner eM2 und der schwere Freightliner eCascadia ebenfalls Praxistests bei Kunden. Sie werden in der Serie voraussichtlich über eine Reichweite von rund 370 km (eM2) bzw. bis zu 400 km (eCascadia) verfügen. Der geplante Start der Serienproduktion des eCascadia ist Mitte 2022 und der des Freightliner eM2 ist Ende 2022.
• Im Rahmen einer Kleinserie befinden sich mehr als 170 leichte LKW vom Typ FUSO eCanter im Einsatz bei zahlreichen Kunden in Japan, den USA und Europa; die ersten Kundenübergaben fanden bereits im Jahr 2017 statt. Der eCanter bietet eine Reichweite von 100 km.
• Bei Daimler Buses ist der Mercedes-Benz eCitaro seit Herbst 2018 in Serienproduktion. Ab 2022 folgt die Variante mit Brennstoffzelle als Range Extender.

Mit nahezu 400 Fahrzeugen in Kundenhand hat Daimler Trucks & Buses eine umfassende, praxisbezogene E-Expertise gewonnen – und kann insgesamt deutlich über sieben Millionen mit batterieelektrischen LKW und Bussen weltweit in Test und Serie von Kunden gefahrene Kilometer vorweisen.