Leichter Brennstoffzellen-Flitzer
DLR entwickelt Prototyp eines Kleinfahrzeugs, das mit Wasserstoff betrieben wird
3,8 m lang, 450 kg schwer, Höchstgeschwindigkeit 120 km/h, Hybridantrieb. Das sind Eckdaten des vom DLR entwickelten Zweisitzers.
Pendlerauto der Zukunft? Der SLRV könnte gut als zweites Auto genutzt werden oder auch als Firmenwagen. Dafür besitzt er die Flexibilität, kleine und größere Reichweiten zu bedienen und, weiterer Vorteil: Er ist schnell betankt.
Die Karosserie wurde gefertigt in einer Sandwichbauweise, die eine hohe Sicherheit garantiert und zugleich sehr leicht ist. Im Vorder- und Hinterwagen ist ein Großteil der Technik untergebracht.
Mit dem Safe Light Regional Vehicle (SLRV) hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in einem Pilotprojekt ein sehr leichtes und gleichzeitig besonders sicheres, elektrisches Kleinfahrzeug entwickelt, das auf einem Brennstoffzellenantrieb basiert. Einen Prototyp hat das Institut im Oktober 2020 vorgestellt.
Das Safe Light Regional Vehicle (SLRV) besitzt eine nur rund 90 kg schwere Karosserie in Sandwichbauweise. Insgesamt wiegt der Zweisitzer rund 450 kg. Es ist als Pendlerfahrzeug konzipiert. „Als neuartige Mobilitätslösung in der Klasse der Leichtfahrzeuge zeigt das SLRV, wie sich Fahrzeugtechnik, Nutzungsbedingungen und Wirtschaftlichkeit vereinen lassen. Damit ist es ein greifbarer Baustein und eine Technologieplattform für lokal emissionsfreie, leise und individuelle Mobilität“, sagt Professor Tjark Siefkes, stellvertretender Direktor des DLR-Instituts für Fahrzeugkonzepte.
Sandwichbauweise: leicht, günstig, sicher
Die Karosserie des zweisitzigen SLRV ist 3,8 m lang und niedrig gehalten, um einen möglichst geringen Luftwiderstand zu erreichen. Sie ist leicht und sicher – eine Kombination, die vorhandene Fahrzeuge in dieser leichten Fahrzeugklasse (L7e) oft nur eingeschränkt aufweisen. Möglich macht das die sogenannte metallische Sandwichbauweise: Das eingesetzte Material besteht aus einer metallenen Decklage und einem Kunststoffschaum im Inneren. Der Vorderund Hinterwagen des SLRV sind aus Sandwichplatten zusammengesetzt und dienen als Crashzonen. Dort ist auch ein Großteil der Fahrzeugtechnik untergebracht. Die Fahrgastzelle besteht aus einer Wanne mit einer aufgesetzten Ringstruktur. Diese nimmt die Kräfte auf, die während der Fahrt auf das Auto wirken und schützt die Insassen bei einem Crash.
Bisher kommen Strukturen aus Sandwich- Materialien noch nicht in der Serienfertigung von Fahrzeugen vor. Das DLR hat ihr Potenzial aufgezeigt und erarbeitet im nächsten Schritt daran, die dazugehörigen Fertigungstechnologien zu optimieren.
Brennstoffzellen-Batterie-Hybrid
Um möglichst ressourcenschonend unterwegs zu sein, verfügt das SLRV neben der sehr leichten Karosserie auch über einen hocheffizienten Hybridantrieb. Für den Antriebsstrang haben die DLR-Forschenden eine kleine Brennstoffzelle mit 8,5 kW Dauerleistung mit einer Batterie verbunden. Diese liefert zum Beschleunigen zusätzliche 25 kW Leistung. Diese Kombination wiegt weniger als herkömmliche Batteriesysteme, sorgt für eine Reichweite von rund 400 km und ermöglicht eine Höchstgeschwindigkeit von 120 km/h. Mit an Bord zwischen den beiden Sitzen ist ein 39 l fassender Drucktank, der 1,6 kg Wasserstoff bei 700 bar speichern kann. Die Abwärme der Brennstoffzelle nutzt das SLRV zum Heizen des Innenraums. Zusätzlich wirkt sich die gute Wärmeisolierung der Sandwich-Karosserie im Winter positiv auf den Energieverbrauch der Klimaanlage des Fahrzeugs aus.
Pendelstrecken, Carsharing, Zubringerauto
Das SLRV ist konzipiert z. B. als Pendlerauto, als Zubringer im öffentlichen Nahverkehr oder als Car-Sharing-Fahrzeug – vor allem in urbanen Randgebieten oder im außerstädtischen Bereich. Es kann den öffentlichen Nahverkehr in einer Vorstadt- oder ländlichen Umgebungen ergänzen, als zweites Auto genutzt werden und ist durch die schnelle Wasserstoffbetankung gut für Carsharing-Dienste geeignet. Hinsichtlich der Anschaffungskosten rechnet das SLRV-Team zurzeit mit circa 15 000 Euro.
Bilder:DLR
Interview mit Michael Kriescher
Über das Safe Light Regional Vehicle-(SLRV)-Projekt sprachen wir mit dem Projektleiter Michael Kriescher vom Institut für Fahrzeugkonzepte.
IKZ-ENERGY: Was unterscheidet die SLRV- Karosserie von anderen in der leichten Fahrzeugklasse L7e hinsichtlich Bauart, Material, Sicherheit und Gewicht – lassen sich die Vorteile im Vergleich auch beziffern und welche typischen Probleme dieser Klasse werden somit umgangen?
Michael Kriescher: Die Karosserie des SLRV ist vollständig in Sandwichbauweise ausgeführt. Das heißt, die Bauteile bestehen aus jeweils zwei Decklagen aus Metall (je nach Bauteil Aluminium oder Stahl) und einem Kern aus PU- oder PET-Schaum. Man kann somit eine Karosserie konstruieren, die nur 90 kg wiegt und trotzdem bei Crashtests eine vergleichbare passive Sicherheit erzielt wie ein Fahrzeug der M1-Klasse.
IKZ-ENERGY: Warum die Brennstoffzelle in einem solchen Auto? Was spricht dafür im Vergleich zu den E-Autolösungen in dieser Fahrzeugklasse?
Michael Kriescher: Die meisten Fahrten werden nur mit ein bis zwei Personen durchgeführt. Daher macht es aus unserer Sicht Sinn, kleine, leichte Fahrzeuge zu entwickeln. Denn diese verbrauchen weniger Ressourcen. Der gesamte Antriebsstrang kann kleiner dimensioniert werden, weil zum Beschleunigen viel weniger Leistung benötigt wird. Dadurch ist auch der Energiebedarf, vor allem im Stadtverkehr, im Vergleich zu einem großen, schweren Fahrzeug geringer. Trotzdem möchten zum Beispiel Pendler oder auch Unternehmen, die so ein Fahrzeug als Firmenwagen nutzen, eine hohe Flexibilität, das heißt, eine hohe Reichweite und die Möglichkeit, schnell nachtanken zu können. Diese Eigenschaften in einem kleinen, leichten Fahrzeug zu realisieren, ist mit einem Brennstoffzellenantrieb einfacher.
IKZ-ENERGY: Hat die Lösung im Vergleich auch Nachteile?
Michael Kriescher: Ein Nachteil gegenüber Batteriefahrzeugen ist der geringere Gesamtwirkungsgrad. Bei Brennstoffzellenfahrzeugen muss erst aus Strom Wasserstoff erzeugt werden, dieser muss komprimiert und im Fahrzeug wieder in Strom zurückverwandelt werden. In einem Batteriefahrzeug kann der Strom mehr oder weniger direkt in der Fahrzeugbatterie gespeichert werden, allerdings natürlich nur, wenn genügend regenerativ erzeugter Strom zur Verfügung steht. Wenn nicht, braucht man auch hier einen Zwischenspeicher, was den Wirkungsgradvorteil der Batteriefahrzeuge wieder reduziert. Ein weiterer Nachteil sind, zumindest zurzeit noch, die Kosten: Brennstoffzellen werden nur in geringen Stückzahlen hergestellt. Daher sind die Herstellungskosten hoch, werden aber bei höheren Stückzahlen deutlich sinken.
IKZ-ENERGY: Handelt es sich um eine spezielle Brennstoffzelle, die hier verbaut wurde und warum dann diese?
Michael Kriescher: Es handelt sich um eine PEM-Brennstoffzelle, die wir zugekauft haben [PEM steht für Protonen- Austausch-Membran. PEM-Brennstoffzellen wird ein großes Potenzial zur Massenfertigung eingeräumt, Anm. d. Red.]. Da wir ein kleines, leichtes Fahrzeug haben und zum Beschleunigen und Bremsen eine Pufferbatterie nutzen, kommen wir mit einer kleinen Brennstoffzelle mit nur 8,5 kW Leistung aus. Das DLR forscht an Technologien für Brennstoffzellen, baut aber bislang noch keine gesamten Brennstoffzellen.
IKZ-ENERGY: Wie effizient nutzt das Brennstoffzellenfahrzeug den Kraftstoff im Vergleich zu einem Benziner oder einem E-Auto?
Michael Kriescher: Eine Brennstoffzelle hat einen Wirkungsgrad von 55-60 %, ein Batteriesystem kann bis zu 90 % erreichen. Verbrennungsmotoren liegen bei ca. 35 %.
IKZ-ENERGY: Stehen Sie bereits mit der Automobilbranche im Gespräch, ein solches Fahrzeug zur Serienreife zu bringen?
Michael Kriescher: Wir stehen mit mehreren Firmen im Gespräch, um einzelne Technologien aus dem SLRV gemeinsam weiterzuentwickeln. Das gesamte Fahrzeug in Serie zu bringen, ist derzeit nicht geplant.
Die Fragen stellte Dittmar Koop, Journalist für Erneuerbare Energien und Energieeffizienz
