Wasserstoff-Nutzfahrzeuge mit Brennstoffzelle

Hohe Preise, sehr wenige Tankstellen, geringer Wirkungsgrad, schwierige Lagerung: Viele Nachteile sprechen dagegen, dass Wasserstoff in Pkw breite Anwendung als Kraftstoff findet. In Güterverkehr dagegen wird die Brennstoffzelle als Antriebsmedium sehr wohl eine Alternative zum schweren und teils voluminösen Elektrostrang mit Batterie werden.

Auf dem Markt der leichten Nutzfahrzeuge gibt es bereits die ersten Modelle mit Brennstoffzelle. Ihr Wasserstoffantrieb basiert auf der gängigen Kombination von Brennstoffzelle meist in Verbindung mit einer Pufferbatterie auf Lithium-Ionen-Basis und dazugehöriger Plug-in-Ladelösung.

Auf der IAA Nutzfahrzeuge 2024 in Hannover präsentierte Renault den neuen Master H2 Tech: Den Brennstoffzellen-Transporter bietet Renault als Kastenwagen und Pritsche an. Zudem soll sich das Master-Fahrgestell auch als Basis für einen Bus mit Wasserstoffantrieb eignen. Der Wasserstoff-Master soll ausreichend H2 für 700 km Aktionsradius (gemäß Prüfnorm WLTP) pro Tankfüllung an Bord haben.

Der 5,86 Meter lange Transporter mit 1,6 Tonnen Nutzlast, erst im Frühjahr in vierter Generation vorgestellt, hat als Prototyp eine Brennstoffzelle und insgesamt fünf Wasserstoff-Drucktanks unter dem Wagenboden. Deren Inhalt – exakte Zahlen sind noch geheim – dürfte ungefähr acht Kilogramm betragen.

Die Gas-Betankung soll mit maximal fünf Minuten nicht länger dauern als die konventioneller Autos. In einem kleinen Detail zeigt sich der technische Fortschritt: Auch vom Master der 3. Generation hatte es bereits ein Brennstoffzellen-Fahrzeug gegeben – dessen Reichweite betrug noch 500 km.

Es ist das erste Resultat des Joint Ventures "Hyvia" ("Hy" steht für Hydrogenium/Wasserstoff, "Via" für Straße). 2021 schlossen sich darin Renault und der Brennstoffzellen-Spezialist "Plug Power" zusammen. Gemeinsames Ziel: Produktion, Speicherung und Verteilung von grünem Wasserstoff in einem "Ökosystem" für die Endkunden. Im Februar 2024 wurde dann die Partnerschaft mit Zulieferer Faurecia verkündet. Den Anfang macht nun also der Kastenwagen auf Master-Basis. Ladevolumen des Transporters: zwölf Kubikmeter.

Seit Anfang des Jahres 2024 baut Stellantis Kleintransporter im Bulli-Format mit dieser Technologie. Jetzt geht der Multi-Marken-Konzern den nächsten Schritt: Stellantis knöpft sich die Sprinter-Klasse vor. Auf der IAA Nutzfahrzeuge präsentierte Stellantis jetzt den "Opel Movano Hydrogen" als Prototyp.

Der 4,69 Meter lange Lieferwagen der 3. Generation kann laut Herstellerangaben 500 km fahren, bis er zur nächsten Wasserstoff-Tankstelle muss. Ein 150-PS-Elektromotor mit einem Drehmoment von bis zu 410 Nm treibt das Fahrzeug an. Als Pufferspeicher fungiert eine 11-kW-Batterie. Mehr verrät Opel noch nicht.

Da Stellantis bereits vier Schwestermodelle eines leichten Lieferwagens Typ "Opel Vivaro" mit Wasserstoffantrieb in Serie baut, ist zu erwarten, dass auch der Movano demnächst baugleiche Marken-Geschwister von Citroën, Fiat und Peugeot mit Brennstoffzelle bekommt.

Im Frühjahr ging der leichte Transporter von Stellantis in vier Varianten in Serienfertigung. Die Reichweite beträgt laut Hersteller je nach Modell 400 oder 500 Kilometer, die Betankung ist innerhalb von 4 bis 5 Minuten möglich. Für die beiden vorgesehenen Stellantis-Plattformen werden insgesamt jeweils vier Modelle angeboten: Citroën ë-Jumpy und ë-Jumper, Fiat Professional E-Scudo und E-Ducato, Opel/Vauxhall Vivaro und Movano, Peugeot E-Expert und E-Boxer. Die Produktion findet in den Standorten Hordain (Frankreich) und Glewice (Polen) statt.

Zuvor hatte Stellantis in Rüsselsheim eine Kleinflotte von 2000 Fahrzeugen von Elektro auf Wasserstoff umgerüstet, jeweils mit einer Reichweite von 400 Kilometern (WLTP), die von zahlreichen Unternehmenskunden getestet wurden. So erhielt zum Beispiel der Waschmaschinenhersteller Miele einen Opel Vivaro-e Hydrogen.

Der Wasserstoff-Van ist ein modifizierten Elektro-Vivaro mit Brennstoffzellenantrieb und Plug-in-Batterie. Die 45-kW-Brennstoffzelle liefert Strom, ein 10,5-kWh-Lithium-Ionen-Akku deckt Lastspitzen beim Start oder Beschleunigen ab. Die ursprüngliche Antriebsbatterie (50 oder 75 kWh) vom Vivaro-e im Unterboden wird durch drei 700-bar-Tanks für 4,4 Kilogramm Wasserstoff (bis zu 6,1 Kubikmeter) ersetzt. Ihre Befüllung dauert weniger als vier Minuten, teilt Opel mit.

Bremsenergie kann im Vivaro-e Hydrogen per Rekuperation zurück in die Batterie fließen, die bei Bedarf auch per Ladestecker für 50 Kilometer ausschließlich batterieelektrische Fahrt aufladbar ist – wie bei einem Plug-in-Hybriden. Miele setzt den Lieferwagen im täglichen Außendienst im Rhein-Main-Gebiet ein. Die Reichweite bei gefüllten Druckflaschen und geladener Batterie beträgt bis zu 400 km nach WLTP-Prüfnorm.

Wichtig in diesem Segment: Weil sich die Tanks im Unterboden befinden, bleibt das Ladevolumen des Vivaro von 5,3 bis 6,1 Kubikmeter (Karosserievarianten M und L) komplett für Transportgut erhalten. Die Nutzlast steigt auf 1,1 Tonnen, mit einem Anhänger können noch mal 1000 Kilogramm hinzukommen. Miele will bis 2030 mindestens 30 Prozent der CO₂-Emissionen seiner Fahrzeugflotte einsparen.

Die gleichen Werte bringen die Konzernbrüder Peugeot e-Expert Hydrogen1, Fiat Scudo Hydrogen und Citroën ë-Jumpy Hydrogen mit. Auch sie nutzen das "Mid-Power-Plug-in-Wasserstoff-Brennstoffzellen-Elektro"-System, sind 4,95 oder 5,30 lang, fahren mit 136 PS bis zu 130 km/h schnell und können durch die Hecktüren oder Schiebetüren von der Seite be- und entladen werden. Die Auslieferung an erste Flottenkunden erfolgte 2022.

Ein Pionier der Technologie ist Hyundai. 2013 wurde das Crossover-SUV ix35 FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle) enthüllt. 2018 brachten die Koreaner die nächste Generation des Brennstoffzellen-SUV Nexo auf den Markt, ein Jahr später folgte der weltweit erste schwere Brennstoffzellen-Lkw Xcient Fuel Cell. Nun will das Unternehmen im Rahmen seiner "Hydrogen-Wave"-Vision seine Nutzfahrzeugpalette bis 2028 vollständig mit Brennstoffzellensystemen ausstatten.

Mittlerweile läuft die Serienproduktion einer stark verbesserten Version des Xcient Fuel Cell, auf dessen Basis auch eine Zugmaschine entwickelt wird, die 2024 Marktstart feiern soll. Konkrete Modelle aus dem Bereich leichte Nutzfahrzeuge nennt Hyundai nicht, nur so viel: Der Konzern wird ein fünf bis sieben Meter langes Brennstoffzellen-PBV (Purpose Built Vehicle = Zweckgerichtetes Fahrzeug) entwickeln. 2030 soll der jährliche Absatz bei sieben Millionen Fahrzeugen und der Preis auf Elektroauto-Niveau liegen.

Welches Potenzial die Brennstoffzellen-Technologie im Segment leichte Nutzfahrzeuge besitzt, zeigte im Frühjahr 2021 die Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr (IAV) mit einer Emissions-Analyse alternativer Antriebe. Dabei wurde der anzunehmende CO₂-Fußabdruck in drei Fahrzeugklassen für das Jahr 2030 untersucht. Ein Ergebnis: Bei der Betrachtung des gesamten Lebenszyklus' eines Fahrzeugs (von der Rohstoffgewinnung über die Logistikkette, Produktion, Montage und Nutzung bis hin zum Recycling) hatte die Brennstoffzelle bei einem Transporter mit 500 Kilometern Reichweite und 200.000 km Fahrleistung gegenüber dem reinen Batterieantrieb und dem Wasserstoffverbrennungsmotor die Nase vorn.