Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Im Rahmen dieses Projekts will Coop einen 34 Tonnen Brennstoffzellen-LKW entwickeln und im operationellen Betrieb (Warenverteilung) erproben. Dabei werden sowohl technische als auch wirtschaftliche Aspekte untersucht und die Grundlagen für einen zukünftigen Roll-Out von Brennstoffzellen-LKWs in der Schweiz erarbeitet. Im angedachten Logistik-Konzept der Coop werden die LKWs die Waren sternförmig vom Verteilzentrum Schafsheim verteilen. Dadurch wird zu Beginn nur eine einzige Tankstelle in der Nähe des Verteilzentrums benötigt.
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Kurzbeschreibung
(Englisch)
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As part of this project, Coop intends to develop a 34-ton fuel cell truck and test it in operational use (goods distribution). Both technical and economic aspects will be investigated and the basis for a future roll-out of fuel cell trucks in Switzerland will be developed. In the envisaged logistics concept of Coop, the trucks will distribute the goods in a star configuration from the Schafsheim distribution center. As a result, only a single filling station near the distribution center will be needed at the beginning.
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Kurzbeschreibung
(Französisch)
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Dans le cadre de ce projet, Coop veut développer un camion à pile à combustible de 34 tonnes et le tester en service opérationnel (distribution de marchandises). Les aspects techniques et économiques seront étudiés et les bases d'un futur déploiement de camions à pile à combustible en Suisse seront élaborées. Dans le concept logistique envisagé par Coop, les camions distribueront les marchandises en étoile depuis le centre de distribution de Schafsheim. Ainsi, au début, une seule station-service sera nécessaire à proximité du centre de distribution.
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Schlussbericht
(Deutsch)
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Ziel des Projektes war es, einen 34t-Anhängerzug als Prototyp darzustellen und im realen Betrieb bei Coop einzusetzen. Die Anhängertauglichkeit stellte dabei ein wesentliches Kriterium beim Design des Fahrzeuges dar, da der Betrieb mit Anhänger zu deutlich höherem Energiebedarf führt und batterieelektrische Fahrzeuge deshalb nur eingeschränkt so eingesetzt werden können. Mit dem im Rahmen dieses Projektes entwickelten und aufgebauten Fahrzeug konnte gezeigt werden, dass mit einem Brennstoffzellen-Antrieb ein herkömmlicher Diesel-Anhängerzug ersetzt werden kann. Das Fahrzeug war das erste in dieser Art und stellt deshalb einen Leuchtturm für die Anwendung der Brennstoffzellen-Technologie im schweren Güterverkehr dar. Das Fahrzeug wurde innerhalb sehr kurzer Frist konzipiert und realisiert. Das Brennstoffzellen-System (100kW) wurde dabei als Range-Extender zum batterieelektrischen Antriebsstrang ausgelegt. Damit kommt die Dynamik aus der Batterie, während das Brennstoffzellen-System die Energie nachliefert. Auf Grund der eher kleinen und nicht sehr leistungsstarken Batterie des Basisfahrzeugs, musste das Brennstoffzellen-System jedoch weit dynamischer gefahren werden, als ursprünglich geplant wurde. Nach erfolgreicher Zulassung konnte das Fahrzeug im realen Lieferbetrieb getestet werden. Bis Ende November 2018 über 20’000 km zurückgelegt. Dabei konnten auch Reichweiten von 375 km mit einer Tankfüllung und Anhängerbetrieb und einigen topographischen Hindernissen aufgezeigt werden. Der Verbrauch ist stark von der Beladung und der Strecke abhängig. Im Mittel beträgt er 8.5 kgH2/100km. Nach dieser Zeit wies der prototypische Brennstoffzellen-Stack jedoch eine grosse Schädigungen auf, die auf eine zu rasche Alterung zurück zu führen sind. In einem weiteren Projektschritt wurde der Brennstoffzellenstapel ausgetauscht und das Brennstoffzellen-System optimiert. Dabei wurde insbesondere das transiente Verhalten des Brennstoffzellen-Systems stark verbessert. Wesentlicher Betrag dazu leisten die Optimierung der Anoden-Versorgung durch eine Wasserstoff-Rezirkulationspumpe, eine erweiterte Sensorik und ein schnelleres Kühlungsventil. Ebenfalls wurden die Start- und Stopp-Prozeduren verbessert und zusätzliche Diagnostik implementiert. All diese Massnahmen führen dazu, dass der Brennstoffzellenstapel deutlich genauer im optimalen Betriebsfenster betrieben werden kann und somit eine höhere Zuverlässigkeit und eine geringere Alterung erzielt werden kann. Hinsichtlich zukünftiger Anwendungen der Technologie wurde begleitend aufgezeigt, welche Rahmenbedingungen ein Brennstoffzellen- und Wasserstoff-System erfüllen müssen, um auch in anderen LKW-Anwendungen eingesetzt werden zu können. Der Fokus lag dabei auf der Implementierung in einer Sattelzug-Maschine. Es konnte aufgezeigt werden, dass sich die Komponenten auch in einer Sattelzugmaschine integrieren lassen. Obwohl das entwickelte Fahrzeug durch die teilweise eingeschränkte Verfügbarkeit die gewünschte Arbeitsleistung nicht immer erfüllen konnte, hat das Projekt insgesamt jedoch eine sehr positive Bilanz. Durch das Projekt wurden mehrere rein privatwirtschaftliche Initiativen ausgelöst. Durch das ausgelöste Bedürfnis nach Brennstoffzellen-LKWs konnte Hyundai dazu motiviert werden, ein entsprechendes Fahrzeug in Serie zu bringen und davon über 1000 Stück für die Schweiz zu planen. Mittlerweile sind nun knapp 50 Fahrzeug in die Schweiz geliefert und das Fahrzeug geht nun in die zweite Generation. Parallel dazu wurde – ebenfalls auf privatwirtschaftlicher Basis – das Tankstellennetz und die Produktion von erneuerbarem Wasserstoff in der Schweiz deutlich ausgebaut. Aktuell sind 13 Wasserstoff-Tankstellen in Betrieb und 6 weitere in Planung. Der Wasserstoff stammt dabei aktuell aus zwei Produktionsanlagen, drei weitere sind in Bau, bzw. in Planung. Auch für die Entwicklungspartner hatte das Projekt positive Konsequenzen: Swiss Hydrogen konnte das gewonnene Knowhow in seine neue Muttergesellschaft Plastic Omnium und das Joint-Venture zwischen ElringKlinger und Plastic Omnium einbringen. Die ESORO AG konnte mehrere Entwicklungsprojekte mit OEMs durchführen, inkl. dem Aufbau von weiteren Protoypen-Fahrzeugen für industrielle Kunden.
Zugehörige Dokumente
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Schlussbericht
(Englisch)
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The goal of the project was to create a prototype lorry-trailer combination in the 35t-class and its regular use in the delivery of Coop stores. The capability to pull a trailer was an important specification for the design of the truck. The operation of the vehicle with a trailer causes an energy consumption, which is significantly higher. This limits the use of pure battery powered vehicles. The vehicle developed and realized during this project could demonstrate that a fuel cell drive train can replace a conventional Diesel drive train. The vehicle was the first of its kind and therefor represents a flagship project for the application of fuel cell technology in heavy cargo transportation. The vehicle was designed and realized in a very short time. The fuel cell system (100 kW) was designed as a range-extender of the battery-electric drive train. The dynamic is provided by the battery, whereas the fuel cell system delivers the energy. Since the battery of the base vehicle is rather small and not so powerful, the fuel cell system needed to be operated much more dynamic than initially designed. After the successful certification and registration, the truck has been tested in real delivery operation. Until the end of November 2018, the truck has been operated over 20’000. During this time, a range of 375 km without refueling could be demonstrated in operation with trailer and including topographic obstacles. The consumption is strongly depending on load and track. The average consumption is 8.5 kgH2/100km. After this period, the prototypic fuel cell stacks showed severe damage, which are related to a much faster aging than expected. In a further project step, the fuel cell stack was exchanged and the balance of plant was optimized. Particularly, the transient operation capabilities of the fuel cell system were improved significantly. The improvements have been realized by the optimization of the anode supply by a hydrogen recirculation pump, an improved sensor system and a faster cooling regulation valve. As well, the start and stop procedures have been improved and additional diagnostics have been implemented. All these measures make it possible to operate the fuel cell stack more accurate in the desired operation window and enable a higher reliability and a slower aging of the stack. With regards to future application of the technology in other truck applications, the frame conditions for a fuel cell system for fuel cell and hydrogen system have been elaborated. The activities have been focused on a truck tractor application. It could be demonstrated that the components could also be integrated in a truck tractor. Even if the developed vehicle partly was limited in its availability and not always could be used in daily operation, the project as a whole can be assessed very positively. Due to this project, several purely private financed initiatives have been launched. The project has triggered a demand for fuel cell trucks. Due to this, Hyundai could be motivated to develop a fuel cell truck to serial status and to plan a delivery of more than 1000 vehicles to Switzerland. Meanwhile, about 50 vehicles are operated in Switzerland and the vehicle is developed to the second generation. In parallel and also purely on privately financed, the network of hydrogen refueling stations the production of renewable hydrogen has been enlarged significantly. At the moment, 13 hydrogen refueling station are operating and additional 6 are in planning phase. The hydrogen is produced currently in two facilities, additional 3 are in construction or in project phase. The project had also positive effects for the involved developing partners. Swiss Hydrogen could introduce the acquired knowhow to its new holding company Plastic Omnium and the joint venture of ElringKlinger and Plastic Omnium. ESORO executed several engineering projects for OEMs in this field, incl. the realization for additional prototype vehicles for industrial customers.
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Schlussbericht
(Französisch)
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L'objectif du projet était de concevoir un prototype d’un camion de 34 tonnes avec remorque et de l'utiliser dans les conditions réelles chez Coop. L'aptitude à tracter une remorque a constitué un critère essentiel lors de la conception du véhicule, car l'utilisation d'une remorque entraîne des besoins énergétiques nettement plus élevés et les véhicules électriques à batterie ne peuvent être utilisés que de manière limitée. Le véhicule développé et construit dans le cadre de ce projet a permis de démontrer qu'il était possible de remplacer le système de propulsion diesel traditionnel par un système de propulsion à pile à combustible. Ce véhicule était le premier de ce type et représente donc un phare pour l'application de la technologie des piles à combustible dans le transport lourd de marchandises. Le véhicule a été conçu et réalisé dans un délai très court. Le système de pile à combustible (100 kW) a été conçu comme un prolongateur d'autonomie de la chaîne de propulsion électrique à batterie. Ainsi, la dynamique provient de la batterie, tandis que le système de piles à combustible fournit l'énergie. En raison de la batterie plutôt petite et peu puissante du véhicule de base, le système de pile à combustible a dû être opéré de manière beaucoup plus dynamique que prévu. Une fois l'homologation obtenue, le véhicule a pu être testé en conditions réelles de livraison. Jusqu'à fin novembre 2018, plus de 20 000 km ont été parcourus. À cette occasion, il a également été possible de démontrer des autonomies de 375 km avec un plein de carburant et l'utilisation d'une remorque avec certaines obstacles topographiques. La consommation dépend fortement du chargement et du trajet. En moyenne, elle est de 8,5 kg H2/100 km. Cependant, après cette période, la pile à combustible prototype présentait des dommages importants, dus à un vieillissement trop rapide. Dans une autre étape du projet, la pile à combustible a été remplacée et le système de piles à combustible était optimisé. Le comportement transitoire du système de piles à combustible a été fortement amélioré. L'optimisation de l'alimentation de l’anode par une pompe de recirculation de l'hydrogène, une technique de capteurs étendue et une vanne de refroidissement plus rapide y ont largement contribué. Les procédures de démarrage et d'arrêt ont également été améliorées et des diagnostics supplémentaires ont été mis en place. Grâce à toutes ces mesures, la pile à combustible peut fonctionner de manière beaucoup plus précise dans sa fenêtre de fonctionnement optimale, ce qui permet d'obtenir une plus grande fiabilité et un vieillissement moins élevé. En ce qui concerne les applications futures de la technologie, il a été démontré quelles conditions générales un système de piles à combustible et d'hydrogène doit remplir pour pouvoir être utilisé dans d'autres applications de camions. L'accent a été mis sur la mise en oeuvre dans un tracteur routier. Il a pu être démontré que les composants pouvaient également être intégrés dans un tracteur routier. Bien que le véhicule développé n'ait pas toujours été en mesure de fournir la prestation de travail souhaitée en raison d'une disponibilité parfois limitée, le projet présente toutefois un bilan globalement très positif. Le projet a déclenché plusieurs initiatives privées. Le besoin de camions à pile à combustible Déclenché par ce projet a permis de motiver Hyundai à produire en série un véhicule adaptée et à en planifier à livrer plus de 1000 pour la Suisse. Entre-temps, près de 50 véhicules ont été livrés en Suisse et le véhicule est maintenant à sa deuxième génération. Parallèlement, le réseau de stations-service et la production d'hydrogène renouvelable ont été considérablement développés en Suisse, également sur une base privée. Actuellement, 13 stations-service à hydrogène sont en service et 6 autres sont en cours de planification. L'hydrogène provient actuellement de deux installations de production, trois autres sont en cours de construction ou de planification. Le projet a également eu des conséquences positives pour les partenaires de développement : Swiss Hydrogen a pu intégrer le savoir-faire acquis dans sa nouvelle société mère Plastic Omnium et dans la joint-venture entre ElringKlinger et Plastic Omnium EKPO. ESORO AG a pu exécuter plusieurs projets de développement avec des OEM, y compris la construction d'autres véhicules prototypes pour des clients industriels.
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