Ausgangssituation
Um die Marktdurchdringung von Brennstoffzellen (BZ) -Fahrzeugen weiter zu erhöhen und zu beschleunigen, wird FC-IMPACT die Gesamtenergieeffizienz von BZ-Personenkraftwagen auf einen Kraftstoffverbrauch von weniger als 0,8 kg H2 pro 100 km für reales Fahren verbessern (d.h. eine Reduzierung von mehr als 20% im Vergleich zu den wichtigsten BZ-Fahrzeugen auf dem Markt), die Haltbarkeit des BZ-Stapels auf eine extrapolierte Lebensdauer von 8.000 Stunden verlängern (das ultimative Ziel des US-Energieministeriums für 2050), die Kosten des gesamten FC-Systems erheblich senken und Komfort sowie Nachhaltigkeit des Gesamtsystems verbessern. Um diese Ziele zu erreichen, wird FC-IMPACT ausgefeilte Betriebsstrategien entwickeln und anwenden, reale Sensoren verbessern und neuartige virtuelle entwickeln und eine einzigartige Echtzeitdiagnose verwenden. All diese Elemente werden in einen realen PKW integriert und schließlich über 6 Monate hindurch demonstriert und getestet (TRL 7). Das Potenzial zur Erzielung weiterer Skaleneffekte durch die Übertragung / Anpassung von FC-IMPACT-Lösungen auf andere Fahrzeugklassen (z.B. Transporter, Lkw, Busse, Straßenbahnen) werden ebenfalls untersucht.
Die Zahl der Brennstoffzellen-betriebenen Fahrzeuge auf der Straße nimmt weltweit stetig zu und vor allem Länder in Südostasien, aber in jüngster Zeit auch in Europa, haben ihre Absicht bekundet, sich in naher Zukunft stark auf eine wasserstoffbasierte Mobilität zu konzentrieren. Um die Marktfähigkeit und die Attraktivität dieser Fahrzeuge gegenüber konventionellen Fahrzeugen für den Kunden weiter zu erhöhen und damit eine noch schnellere Marktdurchdringung dieser umweltfreundlichen Verkehrsmittel zu erreichen, sind weitere signifikante Verbesserungen in den Bereichen Energie- und Kosteneffizienz, Lebensdauer sowie Komfort erforderlich.
Dazu wird das Projekt FC-IMPACT
- ausgezeichnete Verbesserungen für die technische und wirtschaftliche Effizienz von PEM-FC-PKW (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) entwickeln und prototypisch fertigen
- die Projektergebnisse in einer 6-monatigen, emissionsfreien Fahrzeug-Demo unter Realbedingungen auf der Straße, einschließlich Frost- und Kaltstart, feuchten Gasen und andere anspruchsvolle Bedingungen, zeigen und bewerten
- das wirtschaftliche Potenzial der entwickelten Lösungen erforschen und die Ergebnisse bei Interessensvertretungen und in der Automobilindustrie verbreiten
FC-IMPACT wird die Gesamtenergieeffizienz von Brennstoffzellen-Fahrzeugen auf unter 0,8 kg H2-Kraftstoffverbrauch pro 100 km für das reale Fahren verbessern (im Vergleich zu 1-1,25 kg/100 km für die wichtigsten FC-Fahrzeuge auf dem Markt), die Lebensdauer des Brennstoffzellen-Stacks auf eine extrapolierte Lebensdauer von 8.000 Stunden verlängern (was das ultimative Ziel des US-Energieministeriums für 2050 ist; im Vergleich dazu liegt der derzeitige Maximal-Wert bei knapp über 5.000 Stunden), und die Kosten des gesamten Brennstoffzellensystems erheblich senken.
Um diese Ziele zu erreichen, wird FC-IMPACT im Zuge der dreijährigen Projektlaufzeit ausgefeilte Betriebsstrategien entwickeln und implementieren, reale und neuartige virtuelle Sensoren verbessern und entwickeln sowie eine einzigartige Echtzeitdiagnose zum Einsatz bringen. Alle diese Elemente werden in einen realen Pkw integriert und schließlich über 6 Monate lang demonstriert und getestet (TRL 7).
Damit zeigt FC-IMPACT eine Reduzierung der Kraftstoffkosten (H2) um mehr als 20% (aufgrund der höheren Effizienz des Antriebsstrangs und der damit verbundenen höheren Reichweite), eine Senkung der Herstellungskosten (Entwicklung, Produktion von Schlüsseltechnologien) des kompletten Brennstoffzellensystems für die Großserienproduktion (>100.000 Einheiten/Jahr) um 4.000 €, eine Senkung der Gesamtbetriebskosten (Gesamtfahrzeug) um 15% (weniger Komponenten, reduzierter Kraftstoffverbrauch, erhöhte Stack-Lebensdauer) sowie eine Verbesserung von Komfort und Nachhaltigkeit (Lärmreduzierung, Reduzierung des Ressourcenverbrauchs). Weitere Potenziale zur Erzielung von Skaleneffekten durch die Übertragung / Anpassung von FC-IMPACT-Lösungen auf andere Fahrzeugklassen (z.B. Transporter, Lkw, Busse, Straßenbahnen) werden ebenfalls untersucht.
Schlussendlich wird FC-IMPACT mit seinen kosten- und energieeffizienten Systemlösungen wesentlich zur Steigerung der Marktdurchdringung von FC-Fahrzeugen beitragen und die führende Rolle Österreichs als internationales Spitzentechnologie- und Automobilland erneut unterstreichen.
Bisherige Ergebnisse
FC-IMPACT setzt auf den Ergebnissen von KEYTECH4EV (FFG-Projekt 855237) auf
Hauptmeilensteine
| M1 | 1. Oktober 2020 | Projektstart |
| M5 | 15. September 2021 | Zwischenevaluierung Jahr 1 |
| M6 | 15. September 2022 | Zwischenevaluierung Jahr 2 |
| M7 | 1. September 2023 | Projektabschlussveranstaltung |
| M9 | 31. März 2021 | Anforderungen an die Architektur definiert |
| M14 | 31. März 2023 | BZ -Antriebsstrang einbaufertig |
| M17 | 31. März 2023 | Betriebsstrategien bereit zur Integration |
| M20 | 31. März 2023 | Sensor- und Diagnosefunktion fertig für Implemention |
| M21 | 31. März 2023 | Demonstrator integriert und auf Funktionsebene getestet |
| M22 | 31. März 2023 | Vorführorte vorbereitet |
| M23 | 30. September 2023 | Vorführung beendet |
| M26 | 30. September 2023 | Auswertung beendet |
| M27 | 30. September 2023 | Projektende |
Zukunftsausblick
Das Fahrzeug verbleibt in Verantwortung von AVL und dient weiterhin als Demonstrator und Technologieträger
Projektleitung
IESTA – Institut für innovative Energie- & Stoffaustauschsysteme, Styria
Dipl.-Ing. Dr.techn. Michael Nöst, MBA
Strasserhofweg 9, 8045 Graz
michael.noest@iesta.at
Projektpartner:innen
- AVL List GmbH (Antragsteller)
- IESTA – Institut für innovative Energie- & Stoffaustauschsysteme, Styria
- IMM – Technical University Vienna Institute of Mechanics an
