Projekt Keytech4EV präsentiert Brennstoffzellen-Batterie-Hybrid

Copyright Abbildung(en): Klima- und Energiefonds/APA-Fotoservice/Michael Ferlin-Fiedler

Ein österreichisches Konsortium unter der Leitung des Antriebs-Entwicklers 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 Wasserstoff-Brennstoffzellen- 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. Im Fahrzeug verbaut ist ein Drucktank, der vier Kilogramm Wasserstoff bei 700 Bar speichert und sich in etwa drei Minuten betanken lässt. Die Akkukapazität beträgt rund zehn Kilowattstunden, also gut sechsmal mehr als bei klassischen Brennstoffzellenfahrzeugen wie dem Toyota Mirai oder dem Hyundai Nexo. Den Verbrauch des Demonstrationsfahrzeugs geben die Projektpartner mit 0,8 kg/100 km an. Den Antrieb leistet ein 100 Kilowatt starker Elektromotor.

Vorstudien haben gezeigt, dass mit einem solchen Brennstoffzellen-Batterie-Hybrid 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 – die Nachteile von reinen Elektroautos wie Reichweiten-Limitierung und lange Ladezeiten werden vollständig vermieden.

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 Brennstoffzellen-Batterie Demonstrationsfahrzeuges. Mit dem vollwertigen Mittelklasse-Fahrzeug sollen folgende Ziele demonstriert werden: Energieeffizienz entsprechend dem Kraftstoffverbrauch von 2,5 Liter Benzin auf 100 Kilometer, Reduktion der Antriebsstrangkosten, keine CO2 Emissionen, mehr als 500km Reichweite, Fahrbarkeit wie vergleichbare Serienfahrzeuge.

„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.“ — Theresia Vogel, Klima- und Energiefonds

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 PKW-Herstellern als assoziierte Projektpartner unterstrichen.

Quelle: Klima- und Energiefonds — Pressemitteilung vom 27.01.2020

Über den Autor

Michael Neißendorfer ist E-Mobility-Journalist und hat stets das große Ganze im Blick: Darum schreibt er nicht nur über E-Autos, sondern auch andere Arten fossilfreier Mobilität sowie über erneuerbare Energien und Nachhaltigkeit im Allgemeinen.

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Das Konzept ist nicht neu, sondern zeigt den Stand der Technik des GLC FCell von Mercedes-Benz. Es begegnet zum einen der Herausforderung der noch sehr dünnen H2 Infrastruktur sowohl für e-Mobilität, als auch für H2. Zum anderen erlaubt es, den Brennstoffzellenstack weniger dynamisch betreiben zu müssen, was den Systemkosten entgegenkommt. Der genannte Verbrauch von 0,8kg/100km verdient in jedem Fall eine… Weiterlesen »

Wenn in zwei Jahren Akkus 150 kWh bei gleichem Gewicht wie heute haben,ist das alles überflüssig. Wenn ein neuer Akku kommt feststoff usw dann sowieso. Wasserstoff bleibt teuer schlechter Wirkungsgrad usw. und dann Tank mit 700 bar gehts noch .jährlich zum tüv zum prüfen oder wie soll das gehen. Kosten der Tankstelle so hoch das dafür 20 oder mehr 150… Weiterlesen »

Abwarten. Die Realität sieht man schon jetzt in China. Entscheidend bleibt die Fahrzeuggröße und die Einsatzart. Es gibt kein schwarz weiß.

Die Art der Gewinnung von Lithium und Cobalt, welches massenhaft benötigt wird, sind Umweltverbrechen ohne Beispiel. Alles, damit irgendwelche Eu- Richtlinien erfüllt werden. Europa fährt sauber auf Kosten der Fördergebiete in Südamerika und wiedermal Afrika. Was das alles bewirkt sehen wir an den Flüchtlingsströmen dieser Welt. Die Briten haben es schon richtig gemacht – weg von den Technokraten in Brüssel.… Weiterlesen »

Warum Lithium und Cobalt schlechtreden ??
Erdöl und fast alle Erdölproduckte haben bei der Gewinnung Transport und Kriegsfinanzierung Soviel LEID über die Menschheit und UNSERE Welt gebracht wie Kein anderes Produkt

Das hört sich sehr gut an, ich wünsche den Entwicklern noch viel Erfolg

Genialer Ansatz, der alles zusammenführt, was aus heutiger Sicht Sinn macht.
Wenn ich sehe, was technisch geht….sollte sich unsere Bundesregierung ma lieber mit der Industrie zusammensetzen, bevor sie die E-Technik weiter fördert.
In der heutigen Zeit musst du schnell reagieren!
Ich sage hierzu, Respekt

Hallo Chris, Ihnen ist aber schon klar dass es sich hier um eine BEV (E-Technik) handelt, mit dem Ballast einer zusätzlichen Brennstoffzelle (Betriebs/Servicekosten), weniger Packvolumen wegen zusätzlichem Tank, deutlich schlechterer Energieeffizienz und der völligen Unklarheit wie Wasserstoff (KLIMANEUTRAL!) und zu welchem Preis hergestellt werden kann. Meiner Ansicht nach handelt es sich hier um die Abschöpfung von großzügigen Fördergeldern die zudem… Weiterlesen »

klar sollte man auch das in Betracht ziehen aber ich halte diese doppel Lösungen immer für einen schlechten Kompromiss weil immer die Technik von beiden mitgeschlepp werden muß. Ich persönlich werde mich für die rein elektrische Variante entscheiden die den Großteil meiner Bedrürfnisse deckt. Da reicht schon der Ioniq der ersten Generation.

Dem kann ich nur zustimmen. Das ist immer wieder der Vorstoß, Autofahrer von zu lieferndem Treibstoff abhängig zu machen. Das reine E-Auto bietet das erste Mal die Möglichkeit, die Energie fürs Fahren selbst zu bestimmen (Stromanbieterwechsel ist ja sehr einfach) und diese Energie auch umweltfreundlich in Europa zu erzeugen…

(Plug-in-)BEV mit mittelgrosser Batterie (für 100 bis 200 km) und Wasserstoff-Brennstoffzellen-Range-Extender. Scheint mir seit längerer Zeit völlig logisch, dass das in den nächsten 10 bis 20 Jahren die optimale Konfiguration für einen Universal-PKW ist und sich daher in diesem Bereich mittelfristig auch durchsetzen wird. Genauso wie bei Transportern und Lastwagen – dort aber schon früher. Sicher besser als Brennstoffzelle mit… Weiterlesen »

Deine Argumentation ist schon schlüssig und allemal besser als PlugIns mit Verbrenner, die aber immer noch besser als reine Diesel oder Benziner sind. Nachteilig dabei ist, dass wesentlich mehr Technik erforderlich ist für diese PlugIns und damit auch einen erhöhten Wartungsaufwand im Vergleich zu einer reinen ekektrischen Lösung mit nur Akku haben, was der Benutzer dann wieder bezahlen muss. Im… Weiterlesen »

Dieses Wunderding bewegt sich im Kleinwagen-Leistungsbereich. Ob da die kombinierte Wasserstoff-Batterietechnik wirklich bezahlbar ist, darf bezweifelt werden. Aber in Österreich soll nun mal die teurere Wasserstofftechnik gepusht werden.

Das „Pushen“ von Wasserstoff ist nicht nur in Österreich… Be/Scheuert und Altmeier reiten mit der Lobbywelle die selben toten Pferde…. Wer die zu erwartetenden Kosten sich realistisch anschaut und begreift das die „Festgelegten“ Kosten für das Kilo Wasserstoff von 9,50€ nicht im Ansatz kostendeckend sind und nur etwa ein Drittel des realen Preises sind…..und das die Wartung und andere Kosten… Weiterlesen »

Alleine schon die teilnehmenden Firmen machen die Lobby sichtbar – AVL, Hörbiger, Magna, ElringKlinger, TU Graz, TU Wien, HyCentA und IESTA. Ich schließe mich ganz klar Agora an – https://www.agora-verkehrswende.de/presse/newsuebersicht/mit-technologieneutralitaet-zur-klimaneutralitaet-1/ – „Die umfangreiche Prüfung verschiedener Technologieoptionen anhand von mehr als zwei Dutzend Einzelaspekten kommt zu dem Ergebnis, dass von den zur Debatte stehenden innovativen Antriebskonzepten bei Pkw und im Güternahverkehr… Weiterlesen »

Überlegt mal ein BEV auch in 3-5 Minuten laden zu wollen. Bei 150 kWh Batteriekapazität und einem Verlust beim Schnelladen entspricht das einer Ladeleistung von mindestens 12*150 kW (5 Minuten) = 1,8 MW. Das entspricht dem Laden eines Autos. Multipliziert mit der Anzahl gleichzeitig ladender Autos an einem Standort oder unmittelbarer Nähe… Das sehe ich noch als Herausforderung. Wie soll… Weiterlesen »

warum setzt denn jeder vorauss das man ein Auto in 3-5min laden muss? Der Grossteil der Bevölkerung hat diesen Anspruch nur bei längeren (Urlaubs-)fahrten. Ansonsten ist die Ladezeit fast egal da es lädt während man das Auto nicht braucht.
Dieser Ansatz geht leider in die Köpfe der Verbrenner-Verfechter nicht rein 🙁

Wasserstoff hat mehrere Probleme, von denen die Wasserstofflobby bisher nie konkrete Fakten vorgelegt hat. 1.) nur grüner Wasserstoff würde wirklich Sinn machen – der „blaue“ erzeugt bei der Abspaltung von Erdgas CO2 – hier würde ich gerne einmal valide Zahlen sehen 2.) wie viel teurer ist eigentlich die zusätzliche Brennstoffzelle mit allen benötigten Anbauteilen im Gegensatz zum BEV mit jeweiliger… Weiterlesen »

Vergesst nicht die 700 kg fur ca 300 km Reichweite bei ca. 2500 kg. leergrwicht bei einem elektroauto das in wenigen Sekunden auf 100 beschleunigt wo ist da die Zukunft Zukunft?

Hallo Heinz Egger!

Hyundai Ioniq electric, Akkugewicht 271.8 kg – 28 kWh. Reichweite Sommer/Winter bis 270/+200 Kilometer.
Fahrzeug Leergewicht 1420-1495 Kilogramm (je nach Ausstattung).
Ladestrom zumindest von März bis Oktober vollständig von der PV-Dachanlage.

DA ist die Zukunft!

Wenn man die angesprochenen Nachteile von klassischen BEV (Reichweite, Ladezeit etc.) vermeiden und die Ökoblanz verbessern möchte, gibt es ein einfaches Konzept mit wechselbaren Zusatzakkus: https://www.goingelectric.de/forum/viewtopic.php?f=12&t=54116&sid=047e6710b1469f51e3c29277357ccb3d Hier bleibt man auch für den „Range Externder“ bei der gleichen Technik (Akku) und muß das zusätzliche Gewicht nicht ständig mitschleppen. Ökobilanz und Anschaffungskosten des Fahrzeuges werden deutlich verbessert, da für die gesamte Fahrzeugflotte… Weiterlesen »

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