Prototyp eines Brennstoffzellen-Elektro-LKW auf der ersten AMTA-Innovationsausstellung vorgestellt

Im Rahmen der Energiewende für den Lkw-Verkehr in Kanada hat die Alberta Motor Transport Association (AMTA) besonderes Interesse an der Rolle von Wasserstoff als Kraftstoff. Auf der ersten AMTA Industry Innovations Expo im September widmete die Organisation ihrer Arbeit an Wasserstoff-Brennstoffzellen-Elektrofahrzeugen (FCEV) besondere Aufmerksamkeit. Dazu gehörte auch die offizielle Vorstellung des Lkw der Klasse 8 der Alberta Zero Emissions Truck Electrification Collaboration (AZETEC).

Der AZETEC-Truck wird im September 2024 auf der AMTA Industry Innovations Expo ausgestellt. (Foto: AMTA)

„Diese 22 Millionen kanadische Dollar teure Initiative, die durch eine Anschubfinanzierung von 7,3 Millionen kanadischen Dollar von Emissions Reduction Alberta unterstützt wird, stellt eine gemeinsame Anstrengung von 15 unterschiedlichen Partnern aus den Bereichen Energie, Technologie und Transport dar“, sagte Tim Bennett, Vorstandsvorsitzender der AMTA, bei der Eröffnung der Expo.

Vorteile von Canadian Payload

Abgesehen von seinem wasserstoffbetriebenen Antriebssystem sei der AZETEC-Truck laut Bennett auch hinsichtlich seiner Nutzlast einzigartig.

„Der AZETEC-Lkw ist weltweit das erste Schwerlastfahrzeug mit Wasserstoff-Brennstoffzellenantrieb, das für kanadische Nutzlasten ausgelegt ist“, sagte Bennett. „Bestehende Brennstoffzellenfahrzeuge nach US-Spezifikationen erfordern für kanadische Flotten eine Reduzierung der Nutzlast um bis zu 41 Prozent. Die AZETEC-Lkw lösen dieses Problem. Sie ermöglichen den Gütertransport mit voller Kapazität und kanadischen Nutzlasten und sind gleichzeitig für den Winter- und Langstreckentransport ausgelegt.“

David Layzell, Professor an der Universität Calgary und Leiter der dortigen Forschungsinitiative Canadian Energy Systems Analysis Research (CESAR), sagte, dass batterieelektrische Lkw (BE) tendenziell ein höheres zulässiges Gesamtgewicht (GVWR) aufweisen als ihre FCEV-Pendants. Der AZETEC-Lkw soll dies jedoch ändern.

„Das ist es, was den AZETEC-Lkw so besonders macht“, sagte er. „Der AZETEC-Lkw hat ein zulässiges Gesamtgewicht von etwa 63,5 Tonnen und erreicht damit genau das, was Alberta und wir in Kanada brauchen: Fahrzeuge, die Hunderte von Kilometern zwischen den Tankstopps fahren können.“

FCEVs überwinden Hindernisse

Layzell wies darauf hin, dass dieselbetriebene Lkw der Klasse 8 in Kanada fünf Prozent der Treibhausgasemissionen des Landes und 19 Prozent der gesamten Verkehrsemissionen verursachen. Um diesen Effekt zu reduzieren, seien Alternativen erforderlich, die glaubwürdig, überzeugend und leistungsfähig sein müssten, so Layzell.

„Elektrofahrzeuge mit Wasserstoff-Brennstoffzellen haben das Potenzial, diese Herausforderung zu meistern, insbesondere in einer Provinz wie Alberta und in einem Land wie Kanada“, sagte Layzell.

Layzell verwies auf allgemeine Vorteile, die dies ermöglichen, wie etwa die kanadische Brennstoffzellenproduktion sowie die Produktion von Wasserstoff aus Erdgas und Elektrolyse, und sagte, es gebe gute Argumente für FCEVs als Alternative zu Diesel.

„Brennstoffzellenfahrzeuge wandeln Kraftstoff effizienter in Fahrzeugbewegung um als Verbrennungsmotoren“, sagte Layzell. „In einer ausgereiften Wasserstoffwirtschaft sollte es zudem möglich sein, emissionsfreien Güterverkehr zu Kosten anzubieten, die den heutigen Kosten für Gütertransporte ähneln oder möglicherweise sogar niedriger sind.“

Clean Sheet-Design

Jeff Grant, Vizepräsident für Transportlösungen beim kanadischen Anbieter von Wasserstoffenergielösungen HTEC, sagte bei der Diskussion über die Ursprünge des AZETEC-Trucks im Jahr 2019, dass die Kooperationspartner bei Null anfangen mussten.

„Wir hatten keine OEMs, die bereit waren, den Lastzyklus und die Gewichte zu berücksichtigen, für die dieser Lkw ausgelegt ist“, sagte er. „Deshalb mussten wir gleich zu Beginn das Fahrzeugteam und die Konstruktion von Grund auf neu aufbauen. Wir mussten eine Infrastruktur aufbauen, die einige unserer vorhandenen Ressourcen nutzte. Es war sozusagen ein ‚von vorne beginnen‘.“

Grant bezeichnete das AZETEC-Projekt als Katalysator für den Wasserstofftransport auf Autobahnen in Alberta.

„Da es uns gelungen ist, eine gewisse Dynamik aufzubauen, konnten wir auch Unterstützung von der Regierung bekommen und eine erste Infrastruktur schaffen“, sagte er.

Grant fügte hinzu: „Edmonton [Alberta] hat sich zu einem Zentrum der Wasserstoff-Transportaktivitäten entwickelt. Und ich denke, dass das AZETEC-Projekt dazu beigetragen hat, dass dies so schnell an Fahrt aufnahm.“

Zwei Achsen erforderlich

Ein Kooperationspartner bei den AZETEC-Projekten war der Antriebshersteller Dana. Steve Slesinski, Direktor für globale Produktplanung bei Dana, sagte, der Hauptbeitrag des Unternehmens zum AZETEC-Lkw sei das Elektroantriebssystem.

AZETEC-Projektmitarbeiter vor dem Prototyp auf der AMTA Industry Innovations Expo. (Foto: AMTA)

„Wir nennen es die Zero-8 E-Achse“, sagte er. „Unter dem Lkw sieht man die große E-Achse, die das Fahrzeug antreibt. Wir haben auch die Motoren, die Wechselrichter, die Steuerungen sowie eine zweite Antriebsachse, die einzigartig ist.“

Slesinski erklärte, dass die beiden Achsen erforderlich seien, um die für den Projekterfolg notwendigen Gewichtsanforderungen zu erfüllen. Er fügte hinzu, dass die Integration der E-Achsen eine besondere Herausforderung darstelle, da es sich bei einer um eine Dreigangachse und einer um eine Nullgangachse handele.

Das sei nicht die einzige Herausforderung gewesen, sagte Slesinski und stimmte Grant zu, der sagte, das Projekt erfordere erhebliches Maß an originellem Denken.

„Wir mussten tatsächlich vieles spontan erfinden“, sagte Slesinski. „Wir konnten ein hochenergetisches Brennstoffzellensystem im Fahrzeug in Betrieb nehmen. Und wir haben viele technische Dinge erreicht, wie zum Beispiel die Ausstattung des Fahrzeugs mit zwei Antriebsachsen und deren Koordination mit der elektronischen Stabilitätskontrolle (APS). Und das alles, während wir gleichzeitig die kanadischen Anforderungen an Fahrzeugsicherheitssysteme für ein nicht-konventionelles Fahrzeug erfüllten.“

Der AZETEC-Truck wird von vier 70-kW-FCMove-HD-Brennstoffzellen-Stromversorgungsmodulen von Ballard Power Systems angetrieben.

„Zu Beginn dieses Projekts wurde es für den Einsatz in Bussen entwickelt“, sagte Cara Startek, Vizepräsidentin für Technologielösungen und Programmmanagement bei Ballard. Sie fügte hinzu: „Als uns dieses Team kontaktierte und uns die unglaubliche Herausforderung stellte, etwas für einen Lkw zu entwickeln, nahmen wir das Produkt in seinem aktuellen Entwicklungsstadium und verbauten es in einem Lkw. Jetzt tun wir das – zwar nicht auf dem gleichen Niveau oder in der gleichen Größenordnung wie bei diesem Fahrzeug – aber es hat sich für Lkw-Anwendungen bewährt.“

Zusätzliche Kommerzialisierungshürden

Jamie Ally, CEO des in Toronto, Ontario, ansässigen Herstellers von Wasserstoff-Elektro-Lkw Elemental Trucks, arbeitete zuvor für Almon Equipment, ebenfalls in Toronto. Während seiner Zeit bei Almon arbeitete Ally mit Ballard an der Entwicklung und Integration der Wasserstoff-Reichweitenverlängerer für den AZETEC-Lkw. Er sagte, Elemental Trucks sei nun bereit, mit dem Bau kommerzieller Brennstoffzellen-Lkw zu beginnen.

„Als die Informationen über das AZETEC-Projekt bekannt wurden, wurden wir von Unternehmen angesprochen, die emissionsfreie 63,5-Tonnen-Lkw suchten“, sagte Ally. „Und wir waren die einzigen, die in diesem Team an deren Bau beteiligt waren. Deshalb haben wir Elemental Trucks gegründet.“

Er fügte hinzu, dass die langsame Kommerzialisierung emissionsfreier Fahrzeuge in Nordamerika eine Hürde sei, die die Branche überwinden müsse.

„In Kanada haben wir einen erstaunlichen technologischen Vorsprung“, sagte Ally. „Wir sind weltweit anerkannter Technologieführer bei Brennstoffzellen und Wasserstoff, aber die Akzeptanz ist relativ gering. Deshalb müssen wir eine Lösung für dieses Problem finden.“

Laut Ally wurden im Jahr 2023 in China 3.000 Brennstoffzellen-Lkw hergestellt, in Nordamerika liegt diese Zahl hingegen im Dutzendenbereich.

„Um unseren technologischen Vorsprung zu behaupten, müssen wir Nachfrage und Produktion massiv steigern“, sagte er. „Bei der Kommerzialisierung kommt immer wieder die Frage nach den Kosten auf – den Gesamtbetriebskosten des Lkw und den Anschaffungskosten. Die Kosten sind immer noch recht hoch, und es ist unsere Aufgabe als Branche, sie zu senken.“

Recology testet erstes FCEV-Müllfahrzeug in Nordamerika. Der Test soll bestätigen, dass emissionsfreie Fahrzeuge über die erforderliche Leistung und Reichweite verfügen, um Sammelrouten zu bewältigen und schwere Lasten zu transportieren.

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