Mercedes-Benz startte dertig jaar geleden met brandstofcelonderzoek voor mobiele toepassingen
- Een ontwerpplan werd al snel een concreet project voor de ontwikkeling van een nieuw aandrijfsysteem
- Startschot in februari 1991
- In 1994 onthulde Mercedes-Benz de eerste brandstofcelauto ter wereld: NECAR ‘New Electric Car’
Automobiliteit wordt steeds meer elektrisch. Mercedes-Benz zet nu en in de komende jaren koers op verschillende sporen in deze richting: het merk biedt met name in het personenwagensegment een gestaag toenemend deel van zijn modellengamma als accu-elektrisch model en plug-in hybrid aan. Naast volledig accu-elektrisch aangedreven trucks en bussen, zullen de trucks van Daimler Truck AG ook brandstofcellen als energiebron gaan gebruiken. Trucks met deze techniek worden vanaf de tweede helft van dit decennium in serie geproduceerd, terwijl klantentests voor 2023 staan gepland. En er komen ook praktijktests met stadsbussen, die worden uitgevoerd door klanten. De energiecentrale aan boord wekt de elektriciteit op uit waterstof. Mercedes-Benz heeft door de jaren heen al veel ervaring opgedaan met deze technologie – het brandstofcelonderzoek begon dertig jaar geleden.
Op 25 februari 1991 begon de ontwikkeling van een brandstofcel voor de aandrijving van een elektrisch voertuig met een projectvoorstel van Dornier GmbH in Friedrichshafen, destijds onderdeel van het concern. Dit was het tijdperk van de ‘geïntegreerde technologiegroep’. Onder deze paraplu verenigde het toenmalige Daimler-Benz AG verschillende ondernemingen uit verschillende branches. De kennis van het concern werd verrijkt op gebieden als de digitale en computerelektronica en ruimtevaart, wat ook de traditionele autotechniek ten goede kwam.
Dornier ontwikkelde systemen voor de bemande ruimtevaart, waaronder een AFC-brandstofcel (Alkaline Fuel Cell, alkalische brandstofcel) die voor de energievoorziening moest worden gebruikt. In de jaren tachtig kwam een nieuwe brandstofceltechnologie op: de proton-uitwisselingsmembraan brandstofcel (Proton Exchange Membrane Fuel Cell PEMFC). Dat systeem maakt gebruik van relatief lage temperaturen tussen 60 en 120 graden Celsius, wat het gebruik ervan als energieomzetter in elektrische auto’s voor het opwekken van elektriciteit uit waterstof mogelijk zou maken. Dit is precies wat de ontwikkelaars binnen het concern voor ogen hadden. Het idee werd aanvankelijk echter verworpen – de tijd was er kennelijk nog niet rijp voor.
Het project kreeg in 1991 een impuls: kort daarvoor had prof. Hartmut Weule de leiding van de onderzoeksafdeling van Daimler-Benz overgenomen. Hoewel hij zelf sceptisch was over brandstofcellen in auto’s, had hij toch vertrouwen in de beoordeling van zijn experts. Hij accepteerde daarom het projectvoorstel om een brandstofcel voor een elektrische auto te ontwikkelen.
Slechts twee jaar ontwikkelingstijd voor het allereerste demomodel
Dat was het groene licht waarop de engineers hadden gewacht. Binnen slechts enkele weken hadden zij een concreet concept voor een aandrijfmodule ontwikkeld en aan Weule gepresenteerd. In november 1991 keurde Weule de bouw van een demomodel goed en stelde hij de benodigde financiering voor twee jaar beschikbaar. Dat was niet bijster lang voor de ontwikkeling van een technologie die tot dan toe nooit in die vorm had bestaan. Maar de doelstelling van emissievrije mobiliteit was veelbelovend: de stroom die gebruikt werd voor de motor, werd opgewekt door de elektrochemische omzetting van waterstof, waarvan het enige bijproduct water was.
De rest is geschiedenis, de snelle ontwikkelingsfase was een succes. Op 13 april 1994 presenteerde de onderneming de NECAR, de ‘New Electric Car’, aan het grote publiek. Op dat moment had het innovatieve voertuig al enkele duizenden kilometers op de klok staan – het model reed al sinds december 1993 rond en had al die tijd zonder problemen gepresteerd. Dit was een nieuwe mijlpaal in de innovatieve geschiedenis van Mercedes-Benz.
Een Mercedes-Benz MB 100 bestelwagen ging dienstdoen als mobiel laboratorium voor de technologie van de toekomst. Niet omdat de focus toen op bedrijfswagentoepassingen lag, maar omdat de aandrijfmodule ongeveer 800 kg woog en nog veel ruimte in beslag nam – bijna de hele laadruimte werd ermee gevuld. Het voertuig vervulde zijn missie en toonde aan dat brandstofcelaandrijving inderdaad geschikt is voor auto’s. De NECAR kon circa 130 km afleggen op één tank waterstof en zijn topsnelheid bedroeg 90 km/h. Het vermogen van de elektromotor bedroeg 30 kW (41 pk). De NECAR was een mijlpaal. Tegenwoordig staat hij in het Mercedes-Benz Museum in Stuttgart.
De onderneming ging verder op deze weg. De ontwikkelingsstappen in de daaropvolgende jaren maakten de brandstofceltechnologie steeds geschikter voor dagelijks gebruik. Het werd bijvoorbeeld eenvoudiger om alle componenten in auto’s te integreren, waardoor de prestaties en ook de koude-starteigenschappen verbeterden. Elk brandstofcelvoertuig van Mercedes-Benz documenteerde de vooruitgang van de ontwikkeling in de daaropvolgende jaren. Ook bedrijfswagens werden met de innovatieve aandrijftechniek uitgerust. Tevens werden bussen met deze technologie getest. De techniek beleefde in 1997 bijvoorbeeld zijn première in de NEBUS (New Electric Bus). In de daaropvolgende jaren vergaarde Mercedes-Benz waardevolle kennis met enkele tientallen stadsbussen op Citaro-basis die regelmatig ritten uitvoerden in tal van grote steden in Europa, Australië en China.
Het studiemodel Mercedes-Benz GLC F-CELL werd in 2017 gepresenteerd tijdens de IAA in Frankfurt. De eerste elektrische auto met brandstofcel en plug-in hybride technologie ter wereld werd vanaf 2018 in eerste instantie gebruikt door fleetklanten en vanaf 2019 ook door andere zakelijke en particuliere klanten. In slechts 3 minuten konden de tanks van de auto worden gevuld met waterstofgas met een druk van 700 bar. De actieradius op waterstof bedroeg bij de 155 kW (211 pk) sterke elektro-auto circa 430 km (NEDC), plus nog eens circa 50 km in hybride modus met behulp van elektriciteit uit de accu.
Brandstofcel in bedrijfswagens
Daimler Truck AG concentreert zich op de doorontwikkeling en toepassing van brandstofcellen in zware trucks en stadsbussen. Bij accu-elektrische stadsbussen is de brandstofcel bij uitstek geschikt als range extender. Bij trucks is hij perfect geschikt voor het flexibele en veeleisende langeafstandstransport tot 1000 km en meer, dankzij het gebruik van vloeibare waterstof. In 2020 vierde Daimler Truck AG de wereldpremière van de brandstofcel-concepttruck Mercedes-Benz GenH2 Truck. De start van de serieproductie is gepland voor de tweede helft van dit decennium. Vorig jaar richtte Daimler Truck AG ook Daimler Truck Fuel Cell GmbH & Co. KG op om alle brandstofcelactiviteiten van het concern samen te brengen. Naast dr. Andreas Gorbach maakt ook prof. Christian Mohrdieck deel uit van de directie. Laatstgenoemde is al meer dan twee decennia in verschillende leidinggevende functies verantwoordelijk voor de brandstofcelactiviteiten bij Daimler en stimuleert deze op actieve wijze. Daimler Truck Fuel Cell GmbH & Co. KG zal worden overgedragen aan een joint venture met Volvo Group. Een bindende overeenkomst hiervoor werd eind 2020 door Volvo Group en Daimler Truck AG ondertekend. Het doel is om gezamenlijk brandstofcelsystemen te ontwikkelen, te produceren en op de markt te brengen. De systemen worden behalve voor zware trucks ook voor andere toepassingen aangeboden.