12.11.2020 15:00

Mobilität erfahren – Zukunft entwickeln

Von: Alfred Hans Feiler

ElringKlinger E-Mobility Concept Car

Als weltweit aufgestellter, unabhängiger Zulieferer ist die ElringKlinger-Gruppe ein starker und verlässlicher Partner der Automobilindustrie. Ob Pkw oder Nkw, ob Verbrennungsmotor, Hybridtechnik oder Elektromotor – bietet sie für alle Antriebsarten innovative Produktlösungen an und trägt so zu nachhaltiger Mobilität bei. Leichtbaukonzepte reduzieren das Fahrzeuggewicht, wodurch sich bei Diesel- oder Ottomotoren der Kraftstoffverbrauch samt CO2-Ausstoß verringert und bei Elektrofahrzeugen die Reichweite erhöht. Mit zukunftsweisender Batterie- und Brennstoffzellentechnologie sowie elektrischen Antriebseinheiten beschäftigt sich die ElringKlinger AG seit gut 20Jahren und hat sich so frühzeitig als Spezialist für Elektromobilität positioniert. Für eine Vielzahl von Anwendungsstellen entwickelt die Firma ihre Dichtungstechnik kontinuierlich weiter. Abschirmsysteme sorgen im gesamten Fahrzeug für ein optimales Temperatur- und Akustikmanagement. Dynamische Präzisionsteile von ElringKlinger können bei allen Antriebsarten angewendet werden. Engineering-Dienstleistungen, Werkzeugtechnik sowie Produkte aus Hochleistungskunststoffen – auch für Branchen außerhalb der Automobilindustrie – ergänzen das Portfolio. Batterie- und Brennstoffzellensysteme von ElringKlinger kommen im Non-Automotive-Bereich ebenfalls zum Einsatz, beispielsweise in Flugzeugen oder Zügen. Insgesamt engagieren sich innerhalb des ElringKlinger-Konzerns rund 10.000 Mitarbeiter an 45 Standorten weltweit.

Elektromobilität -Von der Vision zur Realität. Wie sieht die Mobilität der Zukunft aus?

Der Diesel steht - vielleicht ganz zu Unrecht - schlecht da, viele Benziner gelten als zu durstig, elektrisch fahren, ohne schnell aufladen zu können, schwierig. Dennoch müssen die staatlich verordneten Reduktionen der Schadstoff- und Klimagas-Emissionen in Zukunft beachtet werden.
In einem Kolloquium der Hochschule Esslingen, Fakultät Maschinenbau, moderiert von Prodekan Prof. Dr. Alexander Friedrich, am 03. November 2020, informierte die Firma ElringKlinger AG 240 Studierende und Gäste über das Thema „Brennstoffzelle“ und „Batterie“.

Dr. Joachim Scherer, Head of Component Engineering, sprach zum Thema: „High Performance Fuel Cell Stack Platforms For Commercial Vehicle Applications“. Im zweiten Teil des Vortrages referierte Michael Grotz, Director Sales Product Line Battery, über die „ElringKlinger Battery Competence“.

Dr. Scherer präsentierte zu Beginn seines Vortrages das Unternehmen ElringKlinger mit Hauptsitz in Dettingen/Erms. Die ElringKlinger AG (gegründet 1879) ist ein global tätiger Automobilzulieferer mit starker Bindung zur Gründerfamilie. Als führender Lieferant und Entwicklungspartner der Automobilhersteller erzielt ElringKlinger u.a. mit High-Tech-Dichtungslösungen, Abschirm- und Leichtbaukomponenten beachtliche jährliche Wachstumsraten. Gerade durch die langfristige Ausrichtung auf die Zukunft der Automobilindustrie, hat sich ElringKlinger im Bereich der E-Mobility mit der Entwicklung und Herstellung von Batterien und Brennstoffzellenstacks eine anerkannt führende Position erarbeitet.

In einer Brennstoffzelle (englisch „Fuel Cell“) wird durch die kontrollierte, elektrochemische Reaktion von Wasserstoff und Luftsauerstoff gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umgewandelt. Dadurch wird ein gegenüber der Verbrennung im Motor ein deutlich höherer Wirkungsgrad erzielt, wobei ausschließlich Wasser als „Abgas“ das Fahrzeug verlässt. Die Betankungszeit von Brennstoffzellenfahrzeugen bleibt sowohl bei PKW, als auch bei schweren LKWs bei den heute üblichen Zeiten im Bereich von 5 bzw. 15 Minuten. Auch bei den realen Reichweiten der Brennstoffzellenfahrzeuge müssen sich die Nutzer ebenfalls kaum umgewöhnen, da die Effizienz des Antriebs und die in den 700 bar Hochdrucktanks gespeicherte Wasserstoffmenge einen PKW über 600km und einen 40-Tonner weit über 1000km weit fahren lässt. Gerade in den letzten Jahren richten sich international sowohl Automobil- als auch LKW-Hersteller, begleitet durch die Gesetzgebung und Wasserstoffstrategien der einzelnen Länder, verstärkt auf den elektrifizierten Antriebsstrang mit Brennstoffzellen aus.

Dr. Scherer zeigte in seiner Präsentation die dazu passende, zeitliche und produktorientierte Entwicklung der Brennstoffzellentechnologie bei ElringKlinger seit dem Jahr 2000 auf und präsentierte die neuesten Stapelarchitekturen, deren Bestandteile und Leistungsvermögen, das sich von 30 bis über 200kW erstreckt. Danach erläuterte er am Beispiel des Leistungsprofils eines LKWs, der den Brennerpass überquert, welche Anforderungen und Hürden zukünftig gemeistert werden müssen: Die immer anspruchsvollere Reduktion der CO2-Werte für Nutzfahrzeuge (Erlass der EU, April 2019), die dynamischen Belastungen des hybridisierten Antriebsstrangs im Fahrbetrieb und beschrieb die daraus entstehenden Anforderungen an die Brennstoffzelle und die Batterie im Fahrzeug. Um die heute bekannten LKW mit Dieselmotoren gleichwertig zu ersetzen, müssen neben äquivalenter Reichweite und schneller Betankung zum Beispiel auch die Fähigkeit eines schnellen Froststarts mit Wasserstoffantrieben problemlos möglich sein. Die von Dr. Scherer gezeigten Ergebnisse des wiederholten Starts eines 100kW Brennstoffzellenmoduls von -20°C stellen klar, dass es ohne weiteres möglich ist, den Stapel binnen 30 Sekunden ohne zusätzliche Vorheizung aufzutauen und zum Fahrzeugantrieb zu nutzen. Die von ElringKlinger entwickelten Stackmodule sind somit bestens gerüstet um den Markthochlauf der Brennstoffzellenfahrzeuge zu unterstützen. Die Großserienfertigung der Komponenten und Stacks wird zur Zeit am Standort Dettingen vorbereitet.

Michael Grotz,Director Sales Product Line Battery referierte, im zweiten Teil des Vortrages, über die Batterie-Technologie bei der ElringKlinger AG. Er sprach über den Aufbau einer Batteriezelle (Can & Cap) und stellte deren Elemente vor. Danach zeigte er auf, wie ein Verbund solcher Batteriezellen aufgebaut sein kann und welche Aufgaben die Steuereinheit in der Batterie (Battery Management) übernimmt. Beindruckend war, wie tief ElringKlinger bereits im Bereich der Batterie aufgestellt ist. Von unterschiedlichen Komponenten der Zelle, Zellkontaktiersystemen, Batteriemanagementsystemen, Batteriemodulen auf Basis von prismatischen oder zylindereschen Zellen, bis hin zum gesamten Batteriesystem. Des Weiteren wurden die Kompetenz im Bereich der Entwicklung aus den Bereichen Simulation, Validierung und Testfeld vorgestellt. Hier hat ElringKlinger die Möglichkeiten entwicklungsbegleitende Fragestellungen zu Kundenfahrprofilen, Alterung von Zellen, Zellwachstum mit unterschiedlichsten Ansätzen aus Simulation und realen Versuchen auf Zell-, Modul- und Systemebene zu beantworten. Zum Schluss zeigte Herr Grotz, wie bereits im Musterbau seriennahe Prozesse für Komponenten und Systeme zum Einsatz kommen. Im Hochlauf befindet sich eine voll automatisierte Produktionsanlage für Batteriemodule mit intergierten Sicherheitsvorkehrungen für die Batterieproduktion.

Das rege Interesse der Teilnehmer in der Fragerunde zeigte, wie präsent und wichtig der Wandel zur Elektromobilität ist. In der intensiven Diskussion zu den Themen E-Fuels und dem Aufbau der Lade- bzw. Wasserstoffinfrastruktur wurde zudem deutlich, dass es zukünftig nicht ausschließlich eine Lösung geben wird, sondern dass es für die unterschiedlichen Nutzerprofile (PKW) und die jeweiligen Anwendungen (LKW) die passende Antriebsvariante geben wird.

Vielen Dank an die beiden Referenten, Dr. Joachim Scherer und Michael Grotz, vielen Dank an ElringKlinger.

ElringKlinger ist seit vielen Jahren Mitglied im Netzwerk des Vereins der Freunde der Hochschule Esslingen (VdF).

 

Fotonachweis: ElringKlinger