Abschlussbericht zum Vorhaben E-Cell Rex: Entwicklung eines Batterie-Elektrischen Stadtbussystems mit Reichweitenverlängerung mittels eines "Fuel Cell Range-extender"

Abstract

Brennstoffzellen (BZ) gelten als Lösung für vollelektrisch angetriebene Stadtbusse, wenn sehr hohe Reichweiten gefragt sind. Sie erzeugen während der Fahrt Strom aus Wasserstoff und Luft und emittieren nur Wasser. Die zurzeit noch hohen Kosten für grünen Wasserstoff (H2) hatte das Projekt von Anfang im Blick. Aus diesem Grund dienen als Hauptenergiequelle NMC3-Batterien für den Antrieb, die Brennstoffzelle dient lediglich der Erhöhung der Reichweite (Range-Extender). Aufbauend auf Erkenntnissen vorangegangener Projekte mit H2-Brennstoffzellen-Hybriden und rein batterieelektrisch angetriebenen Stadtbussen konnte im Rahmen dieses Vorhabens ein neues Fahrzeugkonzept entwickelt werden, welches die individuellen Vorteile beider Technologien miteinander verbindet. Durch die Flexibilität beim Laden der Fahrzeugbatterien und der Betankung bzw. der Bereitstellung des Wasserstoffs ergeben sich zusätzliche Freiheitsgrade im Wechselspiel mit der Energiewirtschaft, die vor dem Hintergrund der Sektorenkopplung zur Nutzung von Synergien und Kostenreduktionen im Energie-/und Mobilitätssektor genutzt werden können. Die im Rahmen dieses Vorhabens durchgeführten Aktivitäten zur Fahrzeugentwicklung zielten nicht nur auf die wirtschaftliche Wettbewerbsfähigkeit des Fahrzeugkonzepts ab, sondern darüber hinaus auf einen hohen technischen Reifegrad, insbesondere hinsichtlich Belastbarkeit sowie Lebensdauer von Komponenten und Gesamtsystem in der Praxis. Das Vorhaben hatte das Ziel am Ende des Projekts einen Reifegrad aufweisen, der nach der TRL-Systematik bei größer 7, optimal bei 8 liegt. Zum einen, um die großen Reichweitenwünsche der Verkehrsbetriebe zu realisieren und zum anderen Stadtbussen mit Verbrennungsmotor nahtlos zu ersetzen. Datei-Upload durch TIB Fuel cells (FC) are considered the solution for all-electric city buses when very long ranges are required. This is because they generate electricity from hydrogen and air while driving and only emit water. The currently still high cost of green hydrogen (H2) was considered in the project from the beginning. For this reason, NMC3 batteries serve as the main energy source for the drivetrain, where the fuel cell primary functions to increase the range. Building on the findings of previous projects with H2-hybrid vehicles and battery-electric city buses, a new vehicle concept was developed with this project that combines the individual advantages of both technologies. The flexibility of charging the vehicle batteries and refueling or supplying the hydrogen results in additional degrees of freedom in the interaction with the energy industry, which can be used in context with sector coupling to exploit synergies and cost reductions in the energy and mobility sector. The vehicle development activities carried out in this project were not only focused on the economic competitiveness of the vehicle concept, but also at a high degree of technical maturity, particularly for the load capacity, components lifetime and the overall system in practical use. The aim of the project was to achieve a degree of maturity at the end of the project which, according to the TRL system, is greater than 7, ideally 8. On the one hand, to meet the long-range requirements of transport companies and, on the other hand, replace city buses with combustion engines without any compromises.