DLR zeigt Wasserstoff-Elektroauto mit 1000 km Reichweite

Mit dem Interurban Vehicle (IUV) hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ein Konzept für Fahrzeuge der Mittel- und Oberklasse entwickelt. Es ist fünf Meter lang, zwei Meter breit und bietet Platz für fünf Personen. Das wasserstoffbetriebene Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug soll emissionsfreies und komfortables Fahren über lange Strecken von bis zu 1000 Kilometern ermöglichen.

Durch die Kombination verschiedener Leichtbauansätze wiege das IUV im Leerzustand weniger als 1.600 Kilogramm Energie, erklären die Entwickler. Gleichzeitig bietet es einen sehr hohen Sicherheitsstandard. Autonome Fahrfunktionen sollen Fahrer entlasten.

„Für das Projekt haben wir das IUV als Rollable Body Demonstrator aufgebaut. Dieser Demonstrator gibt einen ersten Eindruck, wie das Fahrzeug in der Praxis aussehen könnte. Er zeigt auch, welche Aspekte wir mit Partnern aus Industrie und Forschung weiterentwickeln und umsetzen können die Zukunft”, sagt Projektleiter Sebastian Vohrer vom DLR-Institut für Fahrzeugkonzepte in Stuttgart.

Eine leichte Fahrzeugstruktur ist der Schlüssel im Konzept, den Energieverbrauch niedrig und die Reichweite hoch zu halten. „Das Aufbaugewicht des IUV wiegt nur 250 Kilogramm, etwa ein Viertel weniger als es derzeit in diesem Fahrzeugsegment der Fall ist“, erklärt Vohrer. Dazu wurden mehrere Leichtbauverfahren umgesetzt. Zudem besteht die Karosserie größtenteils aus faserverstärktem Kunststoff. Teilweise kommen auch Strukturen aus Aluminium oder Sandwichmaterial zum Einsatz – vor allem dort, wo die Bauteile beim Crash sehr steif sein und viel Energie aufnehmen müssen. Sandwichmaterialien kombinieren beispielsweise eine Deckschicht aus Faserverbundwerkstoff mit einem leichten Kern aus Kunststoffschaum oder langlebigen Materialien wie Balsaholz. Diese Struktur sorgt laut DLR für geringes Gewicht und gleichzeitig sehr vorteilhafte Crash-Eigenschaften.

Wo möglich haben die DLR-Forscher mit der Funktionsintegration gearbeitet, einem anderen Ansatz des Leichtbaus. „Strukturen erfüllen unterschiedliche Funktionen, zum Beispiel trägt die Bodenstruktur nicht nur den gesamten Aufbau des Fahrzeugs, sondern trägt gleichzeitig auch Strom oder Daten. So kann man teilweise auf zusätzliche Kabelleitungen verzichten und spart so insgesamt mehr Gewicht.“ erklärt Vohrer. .

Wasserstoff-E-Antrieb & intelligentes Energiemanagement

Das IUV ist als Brennstoffzellen-Plug-in-Hybrid konzipiert. Es kombiniert eine Brennstoffzelle mit einer Leistung von 45 Kilowatt, einen 700 bar Wasserstoffdrucktank und eine Batterie mit einer Kapazität von 48 kWh. Laut den Entwicklern hat das IUV mit dieser Konfiguration eine Gesamtreichweite von bis zu 1000 Kilometern. Die Elektromotoren mit einer Gesamtleistung von 136 kW / 185 PS beschleunigen das Fahrzeug auf bis zu 180 km/h. Der Tankvorgang an einer Wasserstofftankstelle dauert etwa so lange wie bei herkömmlichen Lacken. Der Akku kann separat aufgeladen werden. Die Brennstoffzelle sitzt vorne, die Batterie hinten. Der Wasserstofftank im Unterbau fasst etwa 7,5 Kilogramm Wasserstoff.

Auch das Thema Energiemanagement hat das DLR unter die Lupe genommen. Für das IUV haben sich die Forscher unter anderem mit Metallhydridspeichern näher beschäftigt. Mit Hilfe dieser neuartigen Speicherung kann ein Teil der Druckdifferenz zwischen dem Wasserstofftank mit 700 bar und der Brennstoffzelle mit fünf bar genutzt werden, um zusätzliche Kälte für die Klimaanlage des Fahrzeugs zu erzeugen und die herkömmliche Kältemaschine zu unterstützen.

Während ihrer Tätigkeit für das IUV untersuchten DLR-Wissenschaftler auch, wie sich autonomes Fahren auf Fahrzeugkonzept und Fahrzeugarchitektur auswirkt. Dabei gingen sie von einem hohen Automatisierungsgrad (Level 4) aus. Das Auto fährt die ganze Zeit, erst wenn er eine Aufgabe nicht mehr ausführen kann, bittet er den Fahrer, wieder die Kontrolle zu übernehmen.

„Gerade auf langen Fahrten kann die Automatisierung den Fahrer deutlich entlasten. Gleichzeitig erlaubt sie uns, den Innenraum des Fahrzeugs offener und flexibler zu gestalten“, sagt Projektleiter Vohrer. Das IUV-Team entwickelte mehrere Entwürfe und bewertete sie auf ihre funktionale und technische Machbarkeit. Ein Ergebnis ist die Sitzanordnung des IUV, die sich variabel an den Fahrmodus anpassen lässt: Die beiden Vordersitze sind drehbar. Im autonomen Modus kann der Besitzer auch mit dem Rücken zur Fahrtrichtung sitzen. Das Klimatisierungskonzept passt sich dem Innenraum und den jeweiligen Besitzern an. Über Kreuzungen im Dachhimmel kann jeder Passagier die Klimaanlage individuell steuern.