Antriebstechnik für Nutzfahrzeuge von morgen

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Durch den Boom des Güterverkehrs in Deutschland wird der Nutzfahrzeugbestand mittelfristig um mehr als 20 Prozent auf 3,5 Millionen Fahrzeuge wachsen. Dabei gewinnen elektrische Antriebe bei leichten Nutzfahrzeugen und Bussen sowie Gas (LNG) bei schweren Fernverkehr-Lkw zwar an Bedeutung, doch Lkw und Busse werden keinen ausreichenden Beitrag zu den aktuellen Energie- und Umweltzielen der Bundesregierung leisten. Das ist das Ergebnis der Shell-Nutzfahrzeug-Studie, die Shell in Zusammenarbeit mit dem Institut für Verkehrsforschung im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) unter dem Titel Diesel und alternative Antriebe - womit fahren Lkw und Bus morgen? Fakten, Trends und Perspektiven bis 2040 veröffentlichte. Auch der Grund für diese Einschätzung wird genannt. "Maßnahmen zur Reduktion des Energiebedarfs von Nutzfahrzeugen stehen vor einem Dilemma", heißt es in der Studie. Fahrzeugsegmente, in denen neue energiesparende Antriebstechniken eingeführt werden könnten, absolvieren nur geringe Fahrleistungen bei geringen Durchschnittsverbräuchen. Im Straßengüterfernverkehr mit hohen und wachsenden Fahrzeugfahrleistungen erfüllen indes alternative Antriebe die Anwenderanforderungen auf absehbare Zeit (noch) nicht.

Dabei erfordern die aktuellen und künftigen Abgasnormen von den Nutzfahrzeugherstellern viel Ingenieurskunst. Bereits die Vorbereitungen auf die Abgasnorm Euro VI haben den Nutzfahrzeugherstellern in der ersten Dekade des Jahrhunderts viel abverlangt. Was lange Zeit als unerreichbar galt, wurde durch eine geschickte Kombination von Techniken wie AGR, Common Rail, AdBlue oder die zweifache Aufladung mit NT-Kühlung dann doch erreicht. Doch schon damals ächzte die Branche unter einer deutlich gestiegenen Komplexität. Nun fragt die Branche gespannt, was nach 2020 kommt, wenn Euro VI ausläuft. Einer der Meilensteine wird die Reduzierung der Stickoxidemissionen sein. Wie derlei Anforderungen technisch begegnet werden soll, ist ebenso vielschichtig wie streitig. Fest steht derzeit nur, dass der Entwicklungsaufwand weiter steigen wird.

Wirtschaftlichkeit und Effizienz in Einklang bringen

Dem werden sich auch Friedrich Eichler, Jörn Kahrstedt, Ekkehard Pott und Carsten Thomfohrde stellen müssen. In ihrem Artikel Euro-VI-Motoren für die Nutzfahrzeuge von Volkswagen aus der MTZ 7/8-2015 schreiben sie: "Die Anforderungen an die zukünftigen Antriebe für leichte Nutzfahrzeuge steigen immer weiter an. Für eine hohe Wirtschaftlichkeit und Effizienz müssen Nutzfahrzeugaggregate verbrauchsarm bei gleichzeitig hohen Leistungs- und Drehmomentwerten sein."

Was im Bereich leichter Nutzfahrzeuge mit ihren verhältnismäßig großen Stückzahlen schon schwierig ist, gilt bei den vergleichsweise kleinen Stückzahlen von Aggregaten für schwere Nutzfahrzeuge oft als Balanceakt. Das wissen auch Christian Ibing und Björn Witt. In ihrem Artikel Angepasstes Diesel-Großseriensteuergerät für Erdgasmotor aus der ATZoffhighway 2-2015 stellen sie fest: "Bei Kleinserienanwendungen erscheinen die Entwicklungskosten einer Motorsteuerung aufgrund der niedrigen Stückzahlen schnell unwirtschaftlich." Entwickler von Schaeffler Engineering hätten daher im Rahmen eines Gasmotorprojekts von Daimler ein vorhandenes Diesel-Großseriensteuergerät für Euro-VI-Nutzfahrzeuge hardware- und softwareseitig so modifiziert, dass sich damit ein neuer Nutzfahrzeug-Erdgasmotor betreiben lässt.

Hybridantriebe werden sich durchsetzen

Noch mehr Aufwand verspricht die derzeitige Verästelung in der Antriebstechnik. Denn auch wenn die Autoren der Shell-Studie hinsichtlich der Verbreitung alternativer Antriebe skeptisch sind - die Hybridtechnik wird sich nach allgemeiner Überzeugung auch in Nutzfahrzeugen durchsetzen. So wird im Artikel Nutzfahrzeugtrends - Effizienz im Lkw und Bus aus der ATZelektronik 4-2014 der MAN-Elektrik/Elektronik-Entwickler Hans Welfers mit den Worten zitiert: "In nicht allzu ferner Zukunft werden Sie auf den Autobahnen Hybrid-Lkw aller großen Hersteller sehen können." Grund: Die Einsparpotenziale von schätzungsweise 5 Prozent motivierten die Kunden zum Kauf eines zunächst teureren Hybridfahrzeugs.

Auf diesen Umstand weist auch Peter Hofmann im Kapitel Ausgeführte Lkw- und Bus-Hybridkonzepte aus dem Fachbuch Hybridfahrzeuge hin: "Grundsätzlich ist die Motivation, ein Hybridantriebssystem in einem Lkw oder Bus einzusetzen, gleich wie beim Pkw. Ein Unterschied ist allerdings, dass die Gesamtbetriebskosten (Total Cost of Ownership; TCO) den dominierenden Stellwert besitzen."

Was die Gesamtbetriebskosten angeht, stellte Michael Dietz, Leiter Marketing bei Mercedes-Benz Trucks, bei einer Vorschau auf die diesjährige Nutzfahrzeug-IAA folgende Rechnung auf: "Im Vergleich liegen die Kosten für Diesel im Lebenszyklus eines Lkw fast drei Mal so hoch wie die Anschaffungskosten der Zugmaschine. Der Verbrauch spielt für unsere Kunden also eine erhebliche Rolle." Vor diesem Hintergrund wollen die Stuttgarter in diesem Jahr das Thema "Road Efficiency" in das Zentrum des Messeauftritts stellen.