Projektbeschreibung

Um in Zukunft die geforderten Emissionsziele auf Baustellen zu erreichen, spielen klimafreundliche Baumaschinen eine entscheidende Rolle. Wasserstoff-Brennstoffzellenantriebssysteme sind dabei speziell im Sektor der großen Baumaschinen mit hohem Leistungs- und Energiebedarf von großer Bedeutung. Neben CO2-Neutralität ermöglicht der Wasserstoff-Brennstoffzellenantrieb kurze Betankungszeiten auch an abgelegenen Einsatzorten ohne oder nur unzureichender elektrischer Infrastruktur. Zusätzlich erlaubt die Batterie als Bestandteil des Brennstoffzellenantriebes, starke Transienten im Belastungsprofil zu kompensieren und dadurch die Alterung der Brennstoffzelle zu reduzieren.

In einem Vorgängerprojekt wurde ein Funktionsdemonstrator eines Radladers der kleinen Baugröße (siehe Abbildung) entwickelt. Im Rahmen des Projektes ETA3 wird unter der Leitung von Liebherr-Werk Bischofshofen GmbH ein deutlich leistungsfähigerer Radladerprototyp der mittleren Größe mit einem Brennstoffzellenantrieb gebaut. Dieser stellt einen fundamentalen Schritt in Richtung Industrialisierung und späterer Serienproduktion von Baumaschinen mit Brennstoffzellentechnologie dar. Im Anschluss an die Entwicklungs- und Demonstrationsphase wird der Radladerprototyp einer Langzeiterprobung unterzogen.

Entscheidend für die Effizienz, Langlebigkeit und Kosten des Radladers sind optimale Komponentendimensionierung und ein Energiemanagement, das die geforderte Leistung innerhalb des Antriebsstranges optimal auf Brennstoffzelle und Batterie aufteilt. Unter Berücksichtigung von Langzeitmessdaten und prädiktiver Information zielt das Energiemanagement auf möglichst hohe Effizienz bei geringer Komponentendegradation ab. Darüber hinaus wird in diesem Projekt eine Strategie zur balancierten Alterung von Brennstoffzelle und Batterie entworfen, um optimale Lebensdauer der Antriebsstrangkomponenten zu erzielen.

ein gelber Bagger hebt eine Schaufel Erde hoch

© Liebherr-Werk Bischofshofen GmbH

Abbildung: Funktionsdemonstrator eines Radladers mit Brennstoffzellenantrieb der kleinen Baugröße.

Projektziele

Das übergeordnete Projektziel ist die Entwicklung und Bau eines vollelektrischen Radladers der mittelgroßen Baureihe, der den Eintritt des Brennstoffzellenantriebs in die Baumaschinenserienproduktion fördern und erleichtern soll.

Die Projektziele des TU-Wien-Teams sind:

  • Kosten- und performanceoptimierte Auslegung des Brennstoffzellen- und Batteriesystems.
  • Untersuchung von Methoden für optimales und prädiktives Energiemanagement bei hoher Prädiktionsunsicherheit.
  • Optimale Balance der Komponentenalterung durch eine Strategie, die die Energiemanagementparameter adaptiert.

Kooperationspartner

Projektdauer

  • Jänner 2024 - laufend

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Kontakt

Associate Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Christoph Hametner

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