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Elektrischer Speicher
BMWi
Batterie-Brennstoffzellenantrieb 8.11.2016

Im ELAAN-Projekt wird ein LADOG-Fahrzeug Typ T-1250 mit Brennstoffzelle und Batterietechnik mit Range-Extender ausgestattet zum Demonstrationsfahrzeug.
© LADOG-Fahrzeugbau und Vertriebs-GmbH

Hybride Stromversorgung für kommunale Fahrzeuge

Mit welchem Stromspeicher fahren und arbeiten kommunale Fahrzeuge künftig elektrisch? Das testen Wissenschaftler im Projekt ELAAN und kombinieren die Vorteile von Batterien mit denen eines Brennstoffzellen-Range-Extenders. Sie erproben das Konzept an einem Demonstrationsfahrzeug mit den bereits entwickelten Komponenten Batteriemodul, Brennstoffzellen-Subsystem, Elektromotor und zugehöriger Leistungselektronik. Das Demo-Fahrzeug soll im Frühjahr 2017 fertig sein.

Projektstatus Aufbau der Submodule und Fahrzeugintegration
Projektlaufzeit Oktober 2013 bis Juni 2017

Kommunale Nutz- und Arbeitsfahrzeuge für Logistik, Garten- und Straßenbau, Abfallentsorgung, Räumdienste und Stadtreinigung stellen während des Fahrbetriebs hohe dynamische Leistungsanforderungen an den Antrieb. Um solche Fahrzeuge elektrisch zu betreiben, muss der Stromspeicher leistungsstark, ausdauernd und schnell aufladbar sein. In dem Projekt ELAAN (Elektrischer Antriebsstrang für Arbeits- und Nutzfahrzeuge) kombinieren die Wissenschaftler ein Batteriesystem mit einer Brennstoffzelle, die als emissionsfreier Range-Extender dient. Das innovative Antriebssystem integrieren die Forscher in die Antriebsplattform eines LADOG-Nutzfahrzeugs vom Typ T-1250. Mit diesem sollen zum Projektende Erfahrungen im Alltagsbetrieb gesammelt werden.

Entwicklungsziele

Entscheidende Vorteile des elektrischen Antriebs ist die Nullemission vor Ort sowie die deutlich geringere Lärmemission. Gerade Kommunalfahrzeuge fahren und arbeiten  in den Innenstädten und teilweise auch in Fußgängerzonen. Hier werden die regulatorischen Vorschriften immer weiter verschärft, sodass entsprechende Systeme gefordert sind, wie sie in ELAAN entwickelt werden. Range-Extender, Batterie, Leistungselektronik und Motor werden simulationsgestützt auf typische Lastprofile von Nutz- und Arbeitsfahrzeugen ausgelegt und in der Betriebsführung darauf optimiert. Die elektrischen und mechanischen Schnittstellen sollen unter Berücksichtigung bereits vorhandener Standards vereinheitlicht werden.

Das System soll eine Betankungszeit von weniger als drei Minuten ermöglichen und kompakter und leichter sein als eine rein batterieelektrische Versorgung. Gleichzeitig sollen Einsatzdauer, Leistungsfähigkeit und Arbeitsspektrum der des konventionell betriebenen Fahrzeuges entsprechen. Die detaillierte Analyse des Lastanforderungsprofils ergab für Dimensionierung der einzelnen Komponenten: eine Motorleistung von 60 kW, eine Brennstoffzellenleistung von 20 kW sowie eine nominelle Batteriekapazität von rund 5 kWh.

Industrie, Mittelstand und Wissenschaft beteiligt

Das Antriebssystem entwickeln die mittelständische Unternehmen und Industriefirmen ElringKlinger, Heinzmann sowie LADOG Fahrzeugbau. Die wissenschaftliche Unterstützung leistet das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE. Die zukünftige Fahrzeugintegration realisiert LADOG, die wertschöpfenden Komponenten Motor, Brennstoffzelle und Batteriepack liefern die Projektpartner ElringKlinger und Heinzmann. Das Unternehmen Fronius International konzipiert als assoziierter Partner das Brennstoffzellensystem sowie die Leistungselektronik zur elektrischen Integration in das LADOG-Fahrzeug.

Ein übertragbares Modell wird entwickelt

Die optimale Abstimmung von Elektromotor samt Inverter, Batterie und Range-Extender bei gleichzeitiger Endkopplung von Fahr- und Hydraulikantrieb soll das Effizienzpotenzial weiter ausschöpfen als es bisher in Projekten realisiert wurde. Die Optimierung soll durch eine modellbasierte Auslegung möglich sein, welche die wesentlichen Elemente des Antriebsystems beschreibt. Das Modell wird in der Lage sein, für beliebige Anwendungen die optimale Konstellation einer modularen Antriebseinheit zu simulieren und eine effiziente Betriebsstrategie zu ermitteln.

Projektpartner

  • LADOG ist Projektpartner für die Integration des Elektroantriebs in den gesamten Antriebsstrang sowie für die Fahrzeugintegration der Subsysteme.
  • ElringKlinger entwickelt Batterie- und Brennstoffzellenmodule unter Berücksichtigung der Einsatzspezifika wie typischer Lastprofile und Kaltstart und unter Berücksichtigung der Einbausituation.
  • Heinzmann entwickelt den Elektromotor und wählt und adaptiert geeignete Motor-Controller.
  • Das Fraunhofer ISE unterstützt forschungsseitig die beiden unterschiedlichen Entwicklungsrichtungen Batterie und Brennstoffzelle.
  • Fronius International entwickelt die Leistungselektronik und Steuerung für den Brennstoffzellen Range-Extender und führt die Systemintegration von Brennstoffzelle, Batterie und Wasserstoffspeicher durch.
Gefördert durch die Bundesregierung aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages

Termine

29. November 2017
RENEXPO® PV & StromSpeicher

5. Dezember 2017
Intersolar India

24. Januar 2018
6. Batterieforum Deutschland

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Forschungsförderung

Das Informationssystem EnArgus bietet Angaben zur Forschungsförderung, so auch zu diesem Projekt.