Antriebssystem von Empa, ETH Zürich und Bucher Saubere Sache

Redakteur: Silvano Böni

Die Empa, die ETH Zürich und der Kehrfahrzeughersteller Bucher Municipal haben in einem KTI-Projekt gemeinsam einen zukunftsweisenden Elektrohybridantrieb für Kehrfahrzeuge entwickelt. Das Konzept basiert auf einem Gasmotor, der Strom für einen Elektromotor liefert. Verglichen mit herkömmlichen Kehrmaschinen halbiert sich der Energieverbrauch, die CO2-Emissionen vermindern sich um mehr als 60 Prozent. Bucher Municipal arbeitet zurzeit an einer Konzeptstudie, um eine mögliche Kommerzialisierung der neuen Technologien zu prüfen.

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Ein Kommunalfahrzeug verbraucht pro Jahr rund 10 000 Liter Diesel.
Ein Kommunalfahrzeug verbraucht pro Jahr rund 10 000 Liter Diesel.
(Bild: Empa)

Kehrfahrzeuge reinigen unsere Trottoirs, Wege und Strassen. Dazu sind sie mit einem Fahrantrieb für die Bewegung des Fahrzeugs, einem Gebläse zum Aufsaugen des Kehrguts und Bürsten zur Reinigung des Bodens ausgerüstet. Die Energie für den Betrieb sämtlicher Komponenten liefert heute ein Dieselmotor; ein ausgeklügeltes hydraulisches Verteilsystem leitet die entsprechenden Anteile dann an die verschiedenen Verbraucher.

Solche Fahrzeuge weisen hohe Betriebszeiten von täglich sechs bis acht Stunden auf. Bei einem Verbrauch von gut fünf Liter Diesel pro Stunde ergibt das pro Fahrzeug einen jährlichen Verbrauch von gegen 10 000 Liter. Das ist rund zehnmal mehr als der typische Verbrauch eines Personenwagens. Eine deutsche Studie schätzt den Anteil der Arbeitsfahrzeuge – also Kehrfahrzeuge, Kommunalfahrzeuge oder Kehrichtfahrzeuge – am Energieverbrauch des gesamten Strassenverkehrs auf bis zu 15 Prozent, und dies, obwohl die Anzahl dieser Fahrzeuge relativ gering ist.

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Erdgas und Strom statt Diesel und Hydraulik

Bucher Municipal mit Sitz in Niederweningen ist Marktführer bei Kompaktkehrfahrzeugen in Europa und möchte dieser Problematik nun gegenübertreten. Abhilfe soll ein neues Antriebssystem schaffen. Dazu haben Bucher, die Empa und die ETH Zürich im Rahmen eines von der KTI, der Kommission für Technologie und Innovation, unterstützten Projektes ein innovatives Antriebssystem genau für solche Kehrfahrzeuge entwickelt. Die Projektziele waren ambitiös: Der Energieverbrauch gegenüber heutigen Dieselfahrzeugen sollte um 45 Prozent gesenkt werden, wobei die Gesamtkosten des Fahrzeugs (Anschaffung, Verzinsung, Betrieb) nicht höher sein durften als bei der aktuellen Technik. Um dies zu erreichen, ersetzten die Forscher und Ingenieure die heute übliche hydraulische Leistungsverteilung durch effizientere Elektroantriebe. Statt eines Dieselmotors mit Hydraulikpumpe fungiert nun ein kleiner Gasmotor mit Stromgenerator als Antriebsquelle. Zusätzlich regelt ein modernes Energiemanagementsystem das Zusammenspiel der Komponenten.

Ergebnisse überzeugen

Die Ergebnisse liegen nun vor: Im Vergleich mit einem herkömmlichen Dieselkehrfahrzeug verbraucht das mit Erdgas betriebene Elektrohybridkehrfahrzeug im Normzyklus für Kehrfahrzeuge weniger als die Hälfte an Energie. Die CO2-Emissionen sanken dank des geringeren Kohlenstoffgehalts im Erdgas gar um über 60 Prozent, mit Biogasbeimischung wird dies noch entsprechend mehr. Der deutlich geringere Verbrauch führt in Kombination mit den tieferen Treibstoffpreisen für Erdgas zu einer deutlichen Senkung der Betriebskosten, was die höheren Anschaffungskosten mehr als kompensiert.

Umsetzungsprojekt in Planung

Der Hybridantrieb ist modular aufgebaut; das heisst, dass anstatt eines Erdgasmotors auch ein Benzin-, Flüssiggas- oder Dieselmotor eingebaut werden könnte. Setzt man anstelle des Verbrennungsmotors mit Stromgenerator dagegen eine wasserstoffbetriebene Brennstoffzelle oder eine deutlich grössere Batterie ein, wäre auch ein rein elektrischer Betrieb möglich. Dieses modulare Antriebskonzept erlaubt es Bucher Municipal, künftig auf sehr unterschiedliche Kundenbedürfnisse zu reagieren.

Die Geschäftsführung von Bucher Municipal plant deshalb, die modular aufgebaute Plattform dieses Elektrohybridantriebs für die Serienanwendung weiterzuentwickeln, und hat dazu bereits eine interne Konzeptstudie gestartet. Dazu müssen im Bereich der Leistungsbatterie, des Onboard-Stromgenerators und des Gesamtfahrzeugs weitere Arbeiten zur Kostensenkung, zur Betriebsoptimierung und zum Packaging durchgeführt werden. Parallel dazu werden die Produktionsprozesse in Niederweningen hinsichtlich einer Fahrzeugelektrifizierung analysiert. Ziel ist es, in absehbarer Zeit ein innovatives Kehrfahrzeug auf den Markt zu bringen. <<

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