Mercedes-Brennstoffzellenautos auf dem Weg zur Serienreife

Der Gesamtkilometerstand der Daimler Brennstoffzellenflotte, die zusammen mit einer Vielzahl an Forschungsfahrzeugen mittlerweile mehr als 300 Fahrzeuge zählt, hat heute knapp achtzehn Millionen Kilometer erreicht.

Die nächste Generation Brennstoffzellenfahrzeuge von Mercedes-Benz entsteht aktuell auf Basis des GLC. Das Vorserienfahrzeug des Mercedes-Benz GLC F‑Cell, das im September 2017 auf der IAA in Frankfurt erstmals der Öffentlichkeit gezeigt wird, kombiniert die innovative Brennstoffzellen- und Batterietechnik zu einem Plug-in-Hybrid.

Daimler untermauert laut eigenen Angaben damit seine Technologieführerschaft und setzt ein Zeichen innerhalb seiner Innovationsstrategie CASE. CASE steht für die Felder Vernetzung (Connected), autonomes Fahren (Autonomous), flexible Nutzung (Shared & Services) und elektrische Antriebe (Electric). Aktuell bereitet sich Mercedes-Benz auf die Serienfertigung der Brennstoffzellenfahrzeuge vor.

Autos entstehen zunächst am Computer. Auch die ersten Crashversuche, Aerodynamikuntersuchungen oder Fahrwerkserprobungen finden als elektronische Simulationen in der virtuellen Welt statt, lange bevor der erste Prototyp gebaut ist.

Funktions- und Dauerbelastungstests einzelner Komponenten und später auch der kompletten Versuchsfahrzeuge auf einer Vielzahl von Prüfständen beschleunigen laut Daimler die Entwicklung. Eine entscheidende Rolle beim GLC F‑Cell spielt das Brennstoffzellen-Kompetenzzentrum Nabern östlich von Stuttgart. Die Brennstoffzellen-Experten verbrauchten im Rahmen der Entwicklungstests seit 2015 ca. 200 Tonnen Wasserstoff. Als „ Abgas“ wurde dabei ausschließlich Wasserdampf emittiert – insgesamt waren dies 1.800 Tonnen.

Auch das im November 2016 eröffnete Crashtest-Zentrum bietet ganz neue Möglichkeiten, etwa bei der Erprobung von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben, Fahrzeug-Fahrzeug-Tests oder bei der Auslegung von Assistenzsystemen und Presafe. In den Windkanälen im Mercedes-Benz Technology Center Sindelfingen bekam der GLC F‑Cell seinen aerodynamischen Feinschliff: Hier lassen sich sogar extremste Wetterereignisse nach drinnen verlegen. Temperaturen von minus 40 bis plus 60 Grad Celsius, Orkane mit Windgeschwindigkeiten bis 265 km/h, tropische Regengüsse und heftige Schneestürme gehören zum Standardprogramm der Versuchsingenieure.

Nachdem die ersten Prototypen fahrbereit waren, begann die Sommer- und Winterfahr-Erprobung des GLC F‑Cell. Gefahren wurde beispielsweise auf Testgeländen in Spanien (IDIADA in der Nähe von Barcelona), Schweden (Arjeplog) und Deutschland (Boxberg). Die Straßenerprobung führte die Testteams auch in die Sierra Nevada (Spanien) und in die heimischen Mittelgebirge Schwäbische Alb und Schwarzwald. Zum Versuchsprogramm gehören über 500 Einzeltests, neben Standardprogrammen für alle Fahrzeuge auch spezielle für den elektrischen Antrieb, die Brennstoffzelle und das Zusammenspiel aller Antriebskomponenten.

Die Sicherheitsexperten von Mercedes-Benz können auf der knapp 30-jährigen Erfahrung des Unternehmens mit Brennstoffzellenfahrzeugen aufbauen. Das besondere Augenmerk der Ingenieure bei der Entwicklung der F‑Cell Variante des 2015 auf dem Markt eingeführten GLC gilt der Integration sicherheitsrelevanter Bauteile wie der Wasserstoff-Gastanks, der Gasdichtungen und -Ventile und der Hochvolt-Komponenten.

Die Wasserstofftanks sind im aufprallgeschützten Bereich zwischen den Fahrzeugachsen eingebaut und erhalten zusätzlichen Schutz durch einen um die Tanks gelegten Hilfsrahmen. Für den Fall eines Crashs wurden weitere umfangreiche Maßnahmen umgesetzt, wie zum Beispiel ein mehrstufiges Ventilsystem sowie spezielle elektrische Schutzschaltungen zur Absicherung des Hochvolt-Netzes.

Die mit dem GLC F‑Cell Vorserienmodell und früheren Wasserstofffahrzeugen durchgeführten Crashtests zeigen, dass ein vergleichbares Sicherheitsniveau wie bei konventionellen Fahrzeugen erreicht wird. Damit erfüllt die neueste F‑Cell Generation nicht nur alle gesetzlichen Anforderungen, sondern auch die darüber hinausgehenden Mercedes-Benz internen Standards.

Begonnen hat die Entwicklung des Brennstoffzellenantriebs bereits in den 1980er Jahren. Daimler Forscher befassen sich damals erstmals mit der kalten Verbrennung – der Erzeugung von Strom durch die Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff in einer Brennstoffzelle. Als Pionier stellt Mercedes-Benz 1994 das erste Brennstoffzellenfahrzeug der Weltöffentlichkeit vor – den Necar 1. Viele weitere Fahrzeuge folgen, bis hin zur A‑Klasse F‑Cell Testflotte (2003). Der Stadtbus Citaro FuelCell Hybrid hat seit 2003 mehr als fünf Millionen Kilometer im Linienverkehr zurückgelegt.

Für besondere Aufmerksamkeit sorgt 2011 der F‑Cell World Drive, die erste Weltumrundung mit Brennstoffzellenfahrzeugen. Drei B‑K lasse F‑Cell legen dabei in 125 Tagen in 14 Ländern rund 30.000 Kilometer zurück. Insgesamt werden 200 Fahrzeuge gebaut, sie absolvieren über zehn Millionen Kilometer in Kundenhand und werden in dieser Zeit 36.000 Mal betankt.

Den Technologiesprung hin zum F‑Cell Plug-in-Hybrid-Antriebssystem deutet 2015 bereits die Studie F 015 Luxury in Motion an, die bereits über ein solches System, ausgelegt auf 1.100 Kilometer emissionsfreie Fahrt, verfügte.

Nach insgesamt über 18 Millionen Kilometern über alle Fahrzeuge hinweg vom Necar bis zum GLC-basierten Elektrofahrzeug mit Brennstoffzelle wissen die Entwickler von Daimler und Mercedes-Benz also, worauf es ankommt. Das Antriebskonzept hat seine Marktreife unter Beweis gestellt.

 Mit Material von Daimler