Ziel des Projekts Keytech4EV war die Entwicklung eines hocheffizienten, kostenoptimierten und CO₂-freien Antriebskonzepts für E-Fahrzeuge auf der Basis von Wasserstoff-Brennstoffzellen- und Batterietechnologie. Anfang 2020 wurde ein Demonstrationsfahrzeug mit Hybrid-Brennstoffzellen-Batterieantrieb präsentiert, das von dem Keytech4EV-Konsortium unter der Leitung von AVL im Rahmen des Projekts realisiert wurde. Interessant ist die Technik vor allem für Schwerfahrzeuge wie LKW oder Busse und Sonderfahrzeuge. Hier liegt auch der strategische Schwerpunkt des BMK.

Innovative Kombination zweier Technologien

Den aktuellen Stand der Technik stellen Fahrzeuge mit großen Brennstoffzellensystemen und sehr kleinen Puffer-Batterien oder Fahrzeuge mit reinen batterie-elektrischen Systemen dar. Der innovative Ansatz von Keytech4EV liegt in der Kombination dieser beider Technologien in einem Gesamtsystem, wobei viele Synergien genutzt werden. Vorstudien zeigten, dass mit einem Brennstoffzellen-Batterie-Hybrid die Antriebssystemkosten im Vergleich zu reinen Brennstoffzellensystemen wie auch reinen Batterielösungen deutlich gesenkt und gleichzeitig alle Anforderungen hinsichtlich Effizienz und Fahrverhalten besser erfüllt werden können. Darüber hinaus bietet der Brennstoffzellen-Batterie-Hybrid den Vorteil einer großen Reichweite und kurzer Tankzeiten. Die Nachteile von reinen Batterie-Elektrofahrzeugen wie Reichweiten-Limitierung und lange Batterie-Ladezeiten werden so vermieden.

100 kW E-Motor
0,8 kg/100 km Wasserstoffverbrauch
~4 kg Wasserstoff für 500 km Reichweite
~3 Minuten Wasserstoff-Betankungszeit 

Sektorübergreifender KnowHow-Austausch

Im Projektkonsortium arbeitete der industrielle Antriebssystementwickler AVL List GmbH mit drei Komponenten- und Subsystemherstellern sowie verschiedenen Forschungseinrichtungen zusammen.¹ Hoerbiger entwickelte das Wasserstoff-einspritzventil und erarbeitete gemeinsam mit HyCentA die passive Wasserstoffrezirkulation. Von Magna stammt der Wasserstofftank für den Mitteltunnel und das Wasserstofftanksystem. HyCentA übernahm dabei die Berechnung und Simulation von Betankungsvorgängen. ElringKlinger entwickelte eine Brennstoffzellenplattform weiter, um 70 kW Brennstoffzellenleistung zu erzielen. Dabei unterstützte die TU Graz die Lebensdaueruntersuchungen. AVL entwickelte das gesamte Brennstoffzellensystem inklusive dessen Regelung und in Kooperation mit IESTA das Brennstoffzellen-Kühlsystem. Die TU Wien übernahm die Modellentwicklung für die Zustandsüberwachung der Brennstoffzelle während des Betriebs. 

Hybrid-Demonstrationsfahrzeug

Alle Kerntechnologien auf System- und Fahrzeugebene wurden von AVL in das Fahrzeug integriert und validiert. Herzstück des Keytech4EV-Antriebs ist eine 70 kW Brennstoffzelle, mit der die Höchstgeschwindigkeit und die Steigfähigkeit des Fahrzeugs erzielt werden. Zusammen mit einer Batterie von ~10 kWh Kapazität werden höchste Effizienz, ausgezeichnete Beschleunigung und gute Fahrbarkeit erreicht.

Am Beispiel eines vollwertigen Mittelklasse-Fahrzeugs als Demonstrator soll folgendes gezeigt werden:
> Energieeffizienz entsprechend dem Kraftstoffverbrauch von 2.5 L/100 km Benzin eines C/D-Mittelklassefahrzeugs
> Reduktion der Antriebsstrangkosten
> keine CO₂ Emissionen im Betrieb
> Reichweite > 500km
> Fahrbarkeit wie vergleichbare Serienfahrzeuge
 
KeyTech4EV leistet einen wesentlichen Beitrag zur Entwicklung einer nationalen bzw. europäischen Wertschöpfungskette für die Brennstoffzellentechnologie. Die Beteiligung von fünf großen globalen Fahrzeug-Herstellern als assoziierte Projektpartner unterstreicht die Innovation und Marktorientiertheit dieses Projekts.
www.iesta.at/keytech4ev/
 

 
¹ PROJEKTPARTNER: AVL List GmbH (Projektleitung), MAGNA STEYR Engineering AG &CO KG, ElringKlinger AG, HOERBIGER Wien GmbH, HyCentA Research GmbH, IESTA – Institute for Advanced Energy Systems & Transport Applications, TU Graz – Institut für Chemische Verfahrenstechnik und Umwelttechnik, TU Wien – Institut für Mechanik und Mechatronik