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Brennstoffzellenfahrzeuge: Exklusive Einblicke in die Entwicklung des Mercedes GLC F-CELL

05 September, 2017

Die nächste Generation Brennstoffzellenfahrzeuge von Mercedes-Benz entsteht aktuell auf Basis des GLC.

Exklusive Einblicke in die Entwicklung und Erprobung des GLC F-CELL

Die nächste Generation Brennstoffzellenfahrzeuge von Mercedes-Benz auf dem Weg zur Serienreife.

Die Brennstoffzellentechnologie ist fester Bestandteil der Daimler Antriebsstrategie. Mercedes-Benz hat bereits über mehrere Fahrzeuggenerationen Erfahrungen mit wasserstoffbetriebenen Elektrofahrzeugen gesammelt. Der Gesamtkilometerstand der Daimler Brennstoffzellenflotte, die zusammen mit einer Vielzahl an Forschungsfahrzeugen mittlerweile mehr als 300 Fahrzeuge zählt, hat heute knapp achtzehn Millionen Kilometer erreicht.

Die nächste Generation Brennstoffzellenfahrzeuge von Mercedes-Benz entsteht aktuell auf Basis des GLC. Das Vorserienfahrzeug des Mercedes-Benz GLC F CELL, das im September 2017 auf der IAA in Frankfurt erstmals der Öffentlichkeit gezeigt wird, kombiniert die innovative Brennstoffzellen- und Batterietechnik zu einem Plug-in-Hybrid. Daimler untermauert damit seine Technologieführerschaft und setzt ein Zeichen innerhalb seiner Innovationsstrategie CASE. CASE steht für die Felder Vernetzung (Connected), autonomes Fahren (Autonomous), flexible Nutzung (Shared & Services) und elektrische Antriebe (Electric). Aktuell bereitet sich Mercedes-Benz auf die Serienfertigung der Brennstoffzellenfahrzeuge vor.

Der Weg in die Serie: Simulation, Prüfstände, Straßenerprobung

Automobile entstehen zunächst am Computer. Auch die ersten Crashversuche, Aerodynamikuntersuchungen oder Fahrwerkserprobungen finden als elektronische Simulationen in der virtuellen Welt statt, lange bevor der erste Prototyp gebaut ist.

Intensive Funktions- und Dauerbelastungstests einzelner Komponenten und später auch der kompletten Versuchsfahrzeuge auf einer Vielzahl von Prüfständen beschleunigen die Entwicklung. Eine entscheidende Rolle beim GLC F CELL spielt das Brennstoffzellen-Kompetenzzentrum Nabern östlich von Stuttgart. Die Brennstoffzellen-Experten verbrauchten im Rahmen der Entwicklungstests seit 2015 ca. 200 Tonnen Wasserstoff. Als „Abgas“ wurde dabei ausschließlich Wasserdampf emittiert – insgesamt waren dies 1.800 Tonnen.

Auch das im November 2016 als modernstes Crashtest-Zentrum der Welt eröffnete Technologiezentrum Fahrzeugsicherheit (TFS) bietet ganz neue Möglichkeiten, etwa bei der Erprobung von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben, Fahrzeug-Fahrzeug-Tests oder bei der Auslegung von Assistenzsystemen und PRE SAFE®. In den Windkanälen im Mercedes-Benz Technology Center Sindelfingen bekam der GLC F CELL seinen aerodynamischen Feinschliff: Hier lassen sich sogar extremste Wetterereignisse nach drinnen verlegen. Temperaturen von minus 40 bis plus 60 Grad Celsius, Orkane mit Windgeschwindigkeiten bis 265 km/h, tropische Regengüsse und heftige Schneestürme gehören zum Standardprogramm der Versuchsingenieure.

Nachdem die ersten Prototypen fahrbereit waren, begann die Sommer- und Winterfahr-Erprobung des GLC F CELL. Gefahren wurde beispielsweise auf Testgeländen in Spanien (IDIADA in der Nähe von Barcelona), Schweden (Arjeplog) und Deutschland (Boxberg). Die Straßenerprobung führte die Testteams auch in die Sierra Nevada (Spanien) und in die heimischen Mittelgebirge Schwäbische Alb und Schwarzwald. Zum Versuchsprogramm gehören über 500 Einzeltests, neben Standardprogrammen für alle Fahrzeuge auch spezielle für den elektrischen Antrieb, die Brennstoffzelle und das Zusammenspiel aller Antriebskomponenten.

Sicherheit: Auch bei alternativen Antrieben keine Kompromisse

Die Sicherheitsexperten von Mercedes-Benz bauen auf der knapp 30 jährigen Erfahrung des Unternehmens mit Brennstoffzellenfahrzeugen aufbauen. Das besondere Augenmerk der Ingenieure bei der Entwicklung der F CELL Variante des 2015 auf dem Markt eingeführten GLC gilt der Integration sicherheitsrelevanter Bauteile wie der Wasserstoff-Gastanks, der Gasdichtungen und -Ventile und der Hochvolt-Komponenten.

Die Wasserstofftanks sind im aufprallgeschützten Bereich zwischen den Fahrzeugachsen eingebaut und erhalten zusätzlichen Schutz durch einen um die Tanks gelegten Hilfsrahmen. Für den Fall eines Crashs wurden weitere umfangreiche Maßnahmen umgesetzt, wie zum Beispiel ein mehrstufiges Ventilsystem sowie spezielle elektrische Schutzschaltungen zur Absicherung des Hochvolt-Netzes. Die mit dem GLC F CELL Vorserienmodell und früheren Wasserstofffahrzeugen durchgeführten Crashtests zeigen, dass ein vergleichbares Sicherheitsniveau wie bei konventionellen Fahrzeugen erreicht wird. Damit erfüllt die neueste F CELL Generation nicht nur alle gesetzlichen Anforderungen, sondern auch die darüber hinausgehenden Mercedes-Benz internen Standards.

Die Basis: 18 Millionen Testkilometer mit Brennstoffzellen-Antrieb

Begonnen hat die Entwicklung des Brennstoffzellenantriebs bereits in den 1980er Jahren. Daimler Forscher befassen sich damals erstmals mit der kalten Verbrennung – der Erzeugung von Strom durch die Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff in einer Brennstoffzelle. Als Pionier stellt Mercedes-Benz 1994 das erste Brennstoffzellenfahrzeug der Weltöffentlichkeit vor – den NECAR 1. Viele weitere Fahrzeuge folgen, bis hin zur A Klasse F CELL Testflotte (2003). Der Stadtbus Citaro FuelCELL Hybrid hat seit 2003 mehr als fünf Millionen Kilometer im Linienverkehr zurückgelegt.

Für besondere Aufmerksamkeit sorgt 2011 der F CELL World Drive, die erste Weltumrundung mit Brennstoffzellenfahrzeugen. Drei B Klasse F CELL legen dabei in 125 Tagen in 14 Ländern rund 30.000 Kilometer zurück. Insgesamt werden 200 Fahrzeuge gebaut, sie absolvieren über zehn Millionen Kilometer in Kundenhand und werden in dieser Zeit 36.000 Mal betankt.

Den Technologiesprung hin zum F CELL Plug-in-Hybrid-Antriebssystem deutet 2015 bereits die Studie F 015 Luxury in Motion an, die bereits über ein solches System, ausgelegt auf 1.100 Kilometer emissionsfreie Fahrt, verfügte.

Nach insgesamt über 18 Millionen Kilometern über alle Fahrzeuge hinweg vom NECAR bis zum GLC-basierten Elektrofahrzeug mit Brennstoffzelle wissen die Entwickler von Daimler und Mercedes-Benz also, worauf es ankommt. Das Antriebskonzept hat seine Marktreife unter Beweis gestellt. www.daimler.com/case

Über CASE:
CASE – diese Buchstaben prägen die Zukunft der Mobilität. Sie stehen für die Felder: Vernetzung (Connected), autonomes Fahren (Autonomous), flexible Nutzung (Shared & Services) und elektrische Antriebe (Electric). Die vier CASE-Felder sind integraler Bestandteil der Unternehmensstrategie der Daimler AG. Ziel ist es, durch eine intelligente Verzahnung der CASE-Themen intuitive Mobilität für unsere Kunden zu gestalten.
Schon heute nimmt Mercedes-Benz Cars in allen vier Bereichen eine führende Rolle ein. So steht im Zentrum für alle Aktivitäten im Bereich Vernetzung die digitale Marke Mercedes me, die den Kunden per App, Website oder direkt im Auto Zugang zu einem umfassenden und personalisierten Dienstleistungsangebot gibt.
Auf dem Weg zum autonomen Fahren treibt Mercedes-Benz seit Jahren die Entwicklung intensiv voran und setzt dabei immer wieder Maßstäbe. Dafür nutzen die Mercedes Ingenieure die sogenannte Sensor Fusion. Die Daten unterschiedlicher Sensoren wie Kameras, Ultraschall und Radar werden intelligent verknüpft und ausgewertet. Mit smart vision EQ fortwo zeigt auch die Marke smart, wie das Fahren ohne Lenkrad in der Zukunft des Carsharings aussehen kann.
Bereits heute nimmt der Erfinder des Automobils eine führende Rolle im Bereich Sharing & Services ein. Die Mobilitätsdienstleistungen, welche von über 14,5 Millionen Menschen genutzt werden, reichen vom free-floating Carsharing (car2go), dem privaten Peer-to-Peer Carsharing (Croove), über Ride-Hailing (mytaxi) bis hin zur Mobilitätsplattform (moovel).
Bei der Elektrifizierung des Antriebsstrangs folgt Mercedes-Benz einem ganzheitlichen Ansatz und entwickelt die Marke EQ mit einer Fahrzeugfamilie und einem ganzheitlichen Ökosystem, das neben dem reinen Fahrzeug ein umfassendes Angebot rund um die Elektromobilität enthält. Dieses reicht von intelligenten Services über Energiespeicher für private und gewerbliche Kunden sowie Ladetechnologien bis hin zum nachhaltigen Recycling. Auf dem Weg zum emissionsfreien Fahren verfolgt Daimler eine dreispurige Antriebsstrategie, um das Maximum an Umweltverträglichkeit über alle Fahrzeugklassen hinweg (inkl. Nutzfahrzeuge, Vans) realisieren zu können – mit einem intelligenten Mix aus modernsten Verbrennungsmotoren und Teilelektrifizierung durch 48 Volt-Technologie, maßgeschneiderten EQ Power Plug in-Hybriden und Elektrofahrzeugen mit Batterie- oder Brennstoffzellenantrieb.
Mit der Fokussierung auf CASE stellt sich Daimler auf die intuitive Mobilität der Zukunft ein.
Daimler Communications, 70546 Stuttgart
Mercedes-Benz – Eine Marke der Daimler AG

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