Nutzfahrzeuge werden elektrisch

Als Reaktion auf die sich verselbstständigende öffentliche Klimadiskussion kündigten die großen Lkw-Hersteller an, bis 2039 eine Dekarbonisierung des Transports anzustreben. Am Wie scheiden sich allerdings die Geister.

Mildhybrid-Antriebssysteme auf 48-V-Basis haben im Vergleich mit Hochvoltanwendungen Vorteile hinsichtlich Kosten und Bauraum. Aufgrund der niedrigen Spannungslage sind aber die zu erwartenden Ströme sehr hoch. Mahle erklärt, wie die dadurch gestiegenen Anforderungen an die Komponenten Batterie und Elektromotor erfüllt werden können.

Alternative Antriebskonzepte werden momentan an vielen Stellen erforscht, und einzelne sind auch schon marktreif. Die Aktivitäten in diesem Bereich sind jedoch hauptsächlich bei Pkw zu sehen. Wo die Reise bei Schwerlast-Lastkraftwagen hingeht, ist momentan noch nicht ersichtlich. Die Universität Stuttgart und IAV haben in einem Forschungsprojekt der Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen die Antriebsstränge zukünftiger Schwerlast-Lastkraftwagen für den Fernverkehr untersucht, welche möglichst wenig CO2 emittieren sollen.

In einem elektrifizierten Nutzfahrzeug ist das Batteriesystem eines der herausragenden Elemente des Antriebsstrangs, das aufgrund seiner komplexen Struktur eine sichere Konstruktion erfordert. Die Positionierung eines Batteriesystems an einem Standort kann dabei Nachteile mit sich bringen. AVL hat die Herausforderungen untersucht, die das Aufteilen des Batteriesystems auf mehrere Standorte in einem Lkw mit sich bringen.

Prinzipiell sind Elektrofahrzeuge leicht zu realisieren. So wurden in den Anfängen des Automobils elektrische Antriebe gleichberechtigt neben Antrieben mit Verbrennungsmotor untersucht. Ein großer Vorteil elektrischer Antriebe ist, dass Strom nahezu überall verfügbar ist. Wenn die Fahrzeugtechnik verfügbar ist, gibt es für die Betankung von Elektrofahrzeugen keine Hürden seitens der Infrastruktur. Strom ist „überall“ und Lösungen für Ladegeräte gibt es für den Heimgebrauch genauso wie für Tankstellen.

Die Brennstoffzelle rückt zunehmend in das Interesse der Nutzfahrzeugentwicklung, da sie bei zentralen Anforderungen wie Reichweite und Ladezeit erhebliche Vorteile gegenüber batterieelektrischen Antrieben bietet. Um der Technik zum Durchbruch zu verhelfen, ist jedoch eine Reduzierung der Kosten notwendig, die durch Skalierung, Standardisierung und die Übernahme oder Adaption bewährter Bauteile realisierbar ist. Pierburg hat eine neue Produktgeneration entwickelt, um die Anforderungen hinsichtlich Qualität, Sicherheit und Lebensdauer in kommenden Brennstoffzellensystemen für Nutzfahrzeuge zu erfüllen.

Der öffentliche Personennahverkehr ist ein wichtiges Instrument, um den drohenden Verkehrsinfarkt in Städten abzuwenden. Von zentraler Bedeutung sind dabei Busse, die sich jedoch an den zunehmend strenger werdenden Abgasvorschriften orientieren müssen. Eine neue Elektromobilitätslösung von ZF Friedrichshafen unterstützt Bushersteller und -betreiber bei der Umstellung der Flotte auf lokal emissionsfreien und nahezu geräuschlosen Betrieb: Der elektrische Zentralantrieb Cetrax eignet sich für Stadt- wie auch Überlandbusse genauso wie für Verteiler-Lkw.

Bei elektrisch angetriebenen Nutzfahrzeugen ist die Batterie der größte Gewichts- und Kostenfaktor. AVL hat ein Batteriesystem entwickelt, das die Komplexität, die Entwicklungs- und damit die Produkteinführungszeit sowie die Kosten gering hält. 

Der ÖPNV wird in Krefeld von dem Nahverkehrsunternehmen SWK MOBIL GmbH durch Bus- und Straßenbahnlinien bereitgestellt. Die Buslinien werden zum Teil mit Hybridbussen befahren, eine mögliche Beschaffung von Elektrobussen wird diskutiert.

Die immer strengeren Abgasgrenzwerte für Dieselmotoren stellen besonders für Großmotorenhersteller eine enorme Herausforderung dar. Ein Beispiel ist die Vereinbarung der EU-Mitgliedsstaaten, die CO2-Grenzwerte für Lkw und Busse bis 2030 um 30 % gegenüber dem Jahr 2019 zu senken. ATZheavyduty sprach mit Dr. Simon Edwards und Andy Skipton-Carter von Ricardo über die Bewältigung dieser Herausforderungen.

Der Einsatz elektrischer Antriebe in mobilen Landmaschinen wurde bereits im 19. Jahrhundert untersucht und umgesetzt. Nachfolgend wird der Stand der Technik und Wissenschaft zu elektrischen Antrieben in mobilen Landmaschinen aufgezeigt. Beginnend mit historischen Entwicklungen, über den Antrieb von Funktionselementen bis hin zu Traktionsantrieben, sowie Forschungsstudien werden deren Intentionen dargestellt.

Der elektrifizierte Antriebsstrang verändert wie nie zuvor die Zulieferlandschaft. Um Elektromobilität für alle Nutzfahrzeuganwendungen wirtschaftlich attraktiv im Hinblick auf die Total Cost of Ownership zu machen, wird ZF Synergien zwischen Pkw, Nfz und Industrieanwendungen nutzen, wie uns Winfried Gründler, Leiter des Bereichs Lkw- und Van-Antriebstechnik sowie Projekthaus Elektromobilität im Interview erzählt.

Off-Highway-Anwendungen erfordern starke und autarke Antriebe sowie Energiespeicher mit hohen Leistungsdichten. Dieselmotoren erfüllen diese Anforderungen optimal. Mit der neuesten Emissionsgesetzgebung EU Stufe V sind die Diesel-Emissionen nahezu frei von Schadstoffen. Einzig verbleibende Herausforderung ist der CO2-Ausstoß. Deutz verfolgt zwei Strategien zur Erreichung einer CO2-neutralen Mobilität. 

Zukünftige Offhighway-Antriebsstränge müssen anspruchsvolle Anforderungen erfüllen. Neben der Einhaltung der Emissions- und Klimaschutzvorschriften werden hohe Leistungen und Zuverlässigkeit bei niedrigen Kosten erwartet. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, können die kontinuierliche Verbesserung des Verbrennungsmotors und des damit verbundenen Abgasnachbehandlungssystems sowie neue Ansätze wie die Hybridisierung des Antriebsstrangs erforderlich sein. RWTH Aachen University und FEV haben das Potenzial untersucht, das sich aus der Hybridisierung und Elektrifizierung des Antriebsstrangs ergibt.