Ausgangssituation
Um entsprechend optimistische Marktdurchdringungsszenarien für mit Brennstoffzellen (BZ) betriebene Elektrofahrzeuge (FCEVs) zu erreichen, sind noch große Herausforderungen in den Bereichen Energie- und Kosteneffizienz sowie Langlebigkeit zu bewältigen. Leichtere FCEVs mit größerer Reichweite und herausfordernderen Einsatzzyklen (wie z.B. BZ-Taxis, Vans, größere PKW bis hin zu leichten Nutzfahrzeugen) könnten hier jedoch aufgrund der geringeren Preissensibilität ihrer Kunden/Käufer – im Vergleich zum LKW- oder Busgeschäft – und der höheren Technologiereife die Entwicklung anführen.
Nicht zuletzt durch ein verbessertes Verständnis der brennstoffzelleninternen Prozesse und die richtige Dimensionierung von Komponenten und Systemen sowie die Reduktion der Systemkomplexität sind hier signifikante Fortschritte zu erwarten, die dann die Grundlage für ein verbessertes Energiemanagement und Betriebsstrategien, ein „Rightsizing“ auf Gesamtsystemebene und ein langlebigeres BZ-Fahrzeug bilden werden.
Das Forschungsprojekt ECO-FCEV hat sich daher die folgenden Ziele gesetzt:
- Steigerung der Energieeffizienz des BZ-Antriebsstrangs im Fahrzeug um mindestens 10-15% (0,7 kg H2-Verbrauch / 100 km) im Vergleich zu den derzeitigen PKW-Marktführern
- Senkung der Produktionskosten des BZ-Systems / -Antriebsstrangs / -Fahrzeugs um je 9-10% / 4-5% bzw. 2-3% (< 40€/kW BZ-Kosten)
- Reduzierung der Entwicklungszeit und -kosten von BZ-Antriebssträngen um 25% bzw. 10-15%
- Entwicklung eines offenen, multifunktionalen, modularen Testsystems zur schnellen Validierung von Komponenten und Betriebsstrategien
- Demonstration des Konzeptnachweises der entwickelten Lösungen einschließlich fortschrittlicher Komponenten, verbesserter/verbesserter parametrisierter Modelle (Degradation, Rightsizing), verbesserter Betriebsstrategien und Übertragbarkeit auf verschiedene Fahrzeugleistungsklassen
Zu diesem Zweck vereinigt ECO-FCEV (Laufzeit Feb-2023 bis Jan-2026) Kernkompetenzen der österreichischen Schlüsselpartner AVL List, TU-Graz und SYRION in den Bereichen Brennstoffzellen-Forschung, Elektromobilität, Nachhaltigkeit, Kosteneffizienz und Marktverständnis & -zugang
ECO-FCEV erforscht und entwickelt fortschrittliche Sensoren und Komponenten, ein verbessertes Wassermanagement für eine optimale Befeuchtung, ein offenes multifunktionales modulares Testsystem zur effizienten Übertragung der Ergebnisse vom Labor/Testsystem auf das Fahrzeug, als auch „Rightsizing“-Strategien für BZ-Komponenten und -Systeme zur technischen und wirtschaftlichen Optimierung, um schließlich das Energiemanagement und die Betriebsstrategien auf BZ-Antriebsstrang- und Fahrzeugebene zu verbessern, was durch Simulation des gesamten Fahrzeugsystems demonstriert wird.
ECO-FCEV erhöht damit die zukünftige Marktfähigkeit von FCEVs (PKWs und leichte Nutzfahrzeuge) durch die Erweiterung des Wissens über BZ-System-interne Prozesse und die Vermeidung von Überdimensionierung erheblich, wodurch die Energieeffizienz sowie die Lebensdauer von BZ-Antriebssträngen erhöht und die Kosten auf System- und Fahrzeugebene während der Entwicklung, in der Anschaffung und der Nutzung gesenkt werden. Darüber hinaus stärkt ECO-FCEV auch die internationale Wettbewerbsfähigkeit und den Know-how-/Kompetenz-Vorsprung österreichischer Unternehmen und Forschungseinrichtungen im Bereich der emissionsfreien Mobilität, der BZ-Antriebe und der damit verbundenen Technologien.
Projektleitung
AVL List GmbH
DI Richard Schauperl, Coordinator Fuel Cell R&D
research@avl.com
Projektpartner:innen
- SYRION – Institut für Systemische Forschung und Innovation
- Technische Universität Graz / Institut für Chemische Verfahrenstechnik und Umwelttechnik
