Mit der Kraft der zwei Herzen

Zahlreiche Unternehmen arbeiten an neuen Konzepten, um die Reichweite von Fahrzeugen mit alternativem Antrieb zu vergrößern. In Daimlers GLC F-Cell etwa kommen eine Brennstoffzelle und eine Batterie zum Einsatz. Bild: Daimler

| von Werner Beutnagel
Eine Maßnahme, mit der die Autohersteller den Nutzern diese Sorge nehmen möchten, ist der Einbau von Range Extendern Traditionell wird der Reichweitenverlängerer von einem Verbrennungsmotor angetrieben Doch verschiedene Projekte der letzten Jahre zeigen, dass durchaus interessante Alternativen existieren

So erprobt etwa der Elektro-OEM e.Go gemeinsam mit der Proton Motor Fuell Cell GmbH aus Puchheim die Nutzung einer Brennstoffzelle als Range Extender. Beide Unternehmen haben zu diesem Zweck das Joint Venture e.Go REX aus der Taufe gehoben. Ziel der Projektpartner ist es laut eigener Aussage, „ein kompaktes, großserientaugliches Brennstoffzellensystem mit 22 bis 30 kW als Reichweitenverlängerer für serielle Plug-in Hybridfahrzeuge wie den Elektrokleinbus e.Go Mover“ zu entwickeln und zu produzieren. Das Besondere an der Lösung sei, dass die Brennstoffzelle den E-Motor in den e.Go-Fahrzeugen nicht direkt antreibt, sondern deren Batterie aufladen soll, erklärt Günther Schuh, CEO der e.Go Mobile AG. „Dadurch ist es wesentlich leichter, das System nach allen Regeln der Kunst zu industrialisieren.“ Erstmals soll die Lösung im e.Go Mover zum Einsatz kommen, 2021 sollen bis zu 15.000 Fahrzeuge jährlich mit dem Range Extender auf Wasserstoff-Basis ausgerüstet werden. Ein erster Erprobungsträger werde derzeit aufgebaut, so das Unternehmen.

Projektpartner Proton Motor kann bereits auf mehrere Jahre Erfahrung mit der Technologie zurückblicken: Unter anderem arbeitete das Unternehmen bereits 2016 mit Zulieferer Magna, dem Institut für Fahrzeugantriebe und Automobiltechnik (IFA) der Technischen Universität Wien und der Wasserstoff-Forschungsgesellschaft HyCentA in Graz an einem ähnlichen Projekt. Einen entsprechenden fahrbaren Versuchsträger präsentierte das Konsortium auf dem Motorensymposium in Wien. Das Concept Car in Größe eines Minivans war damals laut Aussage der beteiligten Unternehmen fähig, rund 90 Kilometer elektrisch und 500 Kilometer mit Hilfe des H2-Range-Extenders zurückzulegen.

Auch Daimler setzt die Wasserstoff-Technologie ein, um die Reichweite zu erhöhen. Im 2018 gelaunchten GLC F-Cell tauschen Batterie und Brennstoffzelle jedoch im Vergleich mit den Projekten von e.Go und Magna die Rolle: Den Hauptantrieb bildet ein Wasserstoff-System, eine Lithium-Ionen-Batterie greift unterstützend ein. Ob der Akku des Fahrzeugs jedoch als Range Extender oder als Teil eines Hybrid-Antriebs zum Einsatz kommt, entscheidet der Fahrer selbst. Diesem stehen die vier Betriebsmodi Hybrid, F-Cell, Battery und Charge zur Verfügung, die über die Nutzung der beiden Energiequellen entscheiden. Wahlweise kann so nur eines der beiden Antriebssysteme oder eine Kombination aus beiden Energieträgern genutzt werden. Im Modus „Charge“ genießt das Laden der Batterie über die Brennstoffzelle oberste Priorität.

Auch bei der Nutzung fossiler Brennstoffe im Range Extender existieren durchaus interessante Ansätze. Mazda etwa möchte in einem der für 2020 angekündigten Elektro-Fahrzeuge einen Wankelmotor als Range Extender zum Einsatz bringen. Dieser soll wenn nötig die Energie liefern, um die Fahrzeugbatterie zu laden. Vorteile der Technologie seien die kleine Größe und die hohe Leistung, heißt es beim japanischen Hersteller. Außerdem soll der Motor in der Lage sein, Flüssiggas als Energieträger zu nutzen.

Den Einsatz von regulärem Gas als Energieträger eines Range Extenders erproben derweil das chinesische Unternehmen Techrules, sowie ein Forschungskonsortium der University of Birmingham und dem chinesischen Jiangsu Industry Technology Research Institute (JITRI) in Nanjing. Die von den Wissenschaftlern entwickelte Gasturbine soll nach Aussagen der Beteiligten im Vergleich zu herkömmlichen Verbrennungsmotoren rund 85 Prozent weniger Stickstoffoxide ausstoßen und könnte auch als Antrieb von Fluggeräten oder Booten zum Einsatz kommen.

Ingenieure von Techrules bei der Arbeit an einer 15 KW starken Gasturbine. Bild: Techrules

Einen Schritt weiter ist, zumindest laut eigenen Aussagen, das chinesische Entwicklungsunternehmen Techrules. Bereits 2018 stellte die Firma im Rahmen des Genfer Salons „Ren“ vor – ein elektrisches Supercar mit integrierter Turbine. Derzeit arbeitet das Unternehmen an der Weiterentwicklung des Hybridsystems und betont, eine 15 KW-Turbine sei nahezu bereit für die Produktion. Die eigenen Auftritte des Supercars in Genf seien auf ein hohes Interesse der globalen Autohersteller gestoßen, erklärt Techrules-CEO William Jin. „Also haben wir uns entschlossen, unsere Strategie anzupassen und eine kleinere und günstigere Variante der Turbine zu entwickeln, die besser für Personen- und Lastkraftfahrzeuge geeignet ist.“ Bereits im Laufe dieses Jahres soll die Lösung, die unter anderem mit Ethanol und Biogas betrieben werden kann, bereit sein für die Produktion.

Welche Technologien und Energieträger in Zukunft zum Einsatz kommen werden, um die Reichweiten von elektrischen Fahrzeugen im Notfall zu erhöhen, ist nicht in Stein gemeißelt„In Einzelfällen oder für spezielle Anwendungen können alternative Antriebsformen im Range Extender von Elektroautos sicher eine Rolle spielen“, erklärt etwa Patrick Schaufuss, Associate Partner im Münchner Büro von McKinsey. Man müsse allerdings bedenken, dass das Antriebsportfolio der Hersteller bereits heute sehr komplex sei und vom Diesel bis zum Elektrofahrzeug reiche. „Außerdem ist die zweimalige Energieumwandlung im Range Extender ein Nachteil“, so Schaufuss. „Langfristig kann der Range Extender in Kombination mit der Brennstoffzelle aber sicher eine größere Rolle spielen.“

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