Der Toyota Hilux mit Brennstoffzellenantrieb hat die Erprobungs- und Demonstrationsphase erreicht. Zuvor wurden die ersten zehn Einheiten des Pick-ups im britischen Werk von Toyota Motor Manufacturing UK gefertigt. Erstmals war das Modell im September 2023 der Öffentlichkeit präsentiert worden.

Fertigung bei Toyota Motor Manufacturing UK (TMUK)

• Über 30 Jahre Forschungs- und Entwicklungsarbeit im Bereich Wasserstoff
• Projekt demonstriert Stellenwert der umweltverträglichen Antriebstechnologie

Mit dem Hilux mit Brennstoffzellenantrieb macht Toyota einen weiteren Schritt in Richtung Klimaneutralität. Das Unternehmen untermauert mit dem Projekt seinen Multi-Path-Ansatz, der verschiedene Antriebskonzepte für unterschiedliche Bedürfnisse und Märkte umfasst – von Hybrid- und Plug-in-Hybridfahrzeugen über reine Elektroautos bis hin zu Brennstoffzellenmodellen und Verbrennern mit E-Fuels. Die unterschiedlichen Mobilitätslösungen werden auf die jeweiligen regionalen Anforderungen und Lebensstile der Kunden zugeschnitten.

Die ersten zehn Prototypen sind fertig

Im britischen Werk Burnaston der Toyota Motor Manufacturing UK sind nun die ersten zehn Prototypen des Hilux mit Brennstoffzellenantrieb gefertigt worden. Fünf Fahrzeuge durchlaufen derzeit strenge Feldtests, um Sicherheit, Leistung, Funktionalität und Haltbarkeit zu beurteilen. Dazu werden Daten aus Testfahrten unter realen Bedingungen gesammelt. Fünf weitere Fahrzeuge sind für Demonstrationszwecke bei Kunden und Medien im Einsatz, unter anderem auch bei den kommenden Olympischen und Paralympischen Spielen in Paris. Indem Toyota Kunden mit der Wasserstoff-Brennstoffzellentechnologie vertraut macht, legt das Unternehmen den Grundstein für eine erfolgreiche Zukunft des Transportsektors mit dieser Technologie.

Die gesammelten Erkenntnisse aus dem Hilux Projekt sollen zusammen mit der über 30-jährigen Forschungs- und Entwicklungsarbeit von Toyota auf dem Gebiet der Wasserstofftechnik zur nächsten Generation der Brennstoffzellentechnologie beitragen. Diese werden sich durch längere Lebenszyklen, größere Reichweite und deutlich geringere Kosten auszeichnen.

Kontinuierlicher H2 Wachstum

Toyota schätzt, dass Europa bis 2030 einer der größten Märkte für Brennstoffzellen sein wird, mit kontinuierlichem Wachstum in den Bereichen Mobilität und Energiegewinnung. Daher kündigte Toyota Motor Europe (TME) im Dezember 2023 die „Hydrogen Factory Europe“ an, um hier die Verbreitung von Wasserstoff-Ökosystemen und -Infrastrukturen zu fördern. Hier spielt auch das Projekt Hilux mit Brennstoffzellenantrieb eine wichtige Rolle.

Fahrzeugprofil

Der Prototyp des Hilux mit Brennstoffzellenantrieb basiert auf dem legendären Pick-up, dessen Name seit Jahrzehnten für Qualität, Langlebigkeit und Zuverlässigkeit steht.

Seit seiner Markteinführung im Jahr 1968 hat der Hilux immer wieder seine Unbesiegbarkeit bewiesen: Er hat den Nordpol, isländische Vulkane und den antarktischen Kontinent bezwungen und drei Siege bei der Rallye Dakar errungen. Der Hilux mit Brennstoffzellenantrieb behält diese kompromisslose DNA bei und blickt gleichzeitig in eine CO2-neutrale Zukunft.

Rein äußerlich ist der Prototyp nicht vom serienmäßigen Hilux zu unterscheiden; die Abmessungen bleiben unverändert bei 5.325 x 1.855 x 1.810 Millimeter (L x B x H). Unter der Haube arbeitet der bereits im Toyota Mirai erprobte Brennstoffzellenantrieb. Dieser bewährt sich seit fast einem Jahrzehnt im kommerziellen Einsatz – seit Toyota die erste Generation der Brennstoffzellen-Limousine im Jahr 2015 auf den Markt brachte.

Im Hilux hat der Brennstoffzellenantrieb eine Reichweite von bis zu 600 Kilometern – mehr als mit einem batterieelektrischen Antrieb erreicht werden könnte. Dank des geringen Gewichts von Wasserstoff wird im Vergleich zu anderen emissionsfreien Alternativen eine höhere Nutzlast und mehr Anhängelast erreicht.

Drei Hochdrucktanks mit jeweils 2,6 Kilogramm

Der Wasserstoff wird in drei Hochdrucktanks mit jeweils 2,6 Kilogramm Fassungsvermögen gespeichert. Diese sind im Leiterrahmen-Fahrgestell des Pick-ups verbaut. Die Polymerelektrolytbrennstoffzelle enthält 330 Zellen und ist direkt über der Vorderachse angeordnet. Der Hilux mit Brennstoffzellenantrieb wird über einen Elektromotor über die Hinterachse angetrieben. Das Aggregat liefert eine Leistung von 134 kW (182 PS) und ein maximales Drehmoment von 300 Nm. Als Emission entsteht während der Fahrt lediglich Wasserdampf.

Ein Teil des von der Brennstoffzelle erzeugten Stroms wird in einer Lithium-Ionen-Batterie zwischengespeichert, die unter der Ladefläche im Heck des Pick-ups direkt über den Wasserstofftanks untergebracht ist, sodass kein Platz in der Fahrerkabine eingebüßt wird.

Projektübersicht

Das Projekt begann Anfang 2022 mit einer Machbarkeitsstudie, durchgeführt von TMUK und TME. Anschließend sicherte die britische Regierung Finanzmittel zu, bereitgestellt über das Advanced Propulsion Centre, eine gemeinnützige Organisation, die die Entwicklung sauberer Technologien und neuer Mobilitätskonzepte unterstützt. So konnte ab dem 1. Juli 2022 ein intensives Design- und Entwicklungsprogramm mit den Konsortialpartnern Ricardo, ETL, D2H Advanced Technologies, Thatcham Research und zusätzlicher Unterstützung durch die Toyota Motor Corporation (TMC) gestartet werden.

Die Fertigung der Komponenten erfolgte zwischen Februar und Mai 2023 vor dem Bau des ersten Prototyps, der nach den strengen Toyota Produktionsprinzipien in einem speziellen Bereich im Werk von TMUK erfolgte. Das Konstruktions- und Entwicklungsunternehmen Ricardo unterstützte Toyota Manufacturing UK dabei.

Der eigentliche Prototypenbau begann im Juni 2023. Das erste Fahrzeug wurde in gerade einmal drei Wochen fertiggestellt. Weitere neun Prototypen wurden bis Jahresende 2023 gefertigt und durchliefen Prüfstands- und Tests auf speziellen Strecken.

Die insgesamt zehn Prototypen werden nun im Rahmen von Feld- und Kundentests erprobt, was die letzte Phase dieses Forschungs- und Demonstrationsprojekts für den Hilux mit Brennstoffzelle darstellt.

Wasserstofflösungen von Toyota

Toyota begann mit der Entwicklung von Wasserstoff-Brennstoffzellen bereits im Jahr 1992. Seitdem hat das Unternehmen sein Wissen über diese Technologie kontinuierlich erweitert und deren Einsatz in unterschiedlichsten Mobilitätsanwendungen gefördert; aktuell gibt es europaweit über 20 Partner, mit denen Toyota Wasserstoffanwendungen realisiert.

Dies umfasst einen Fünfjahresversuch mit wasserstoffbetriebenen Lkw, um die CO2-Bilanz in der Logistik von Toyota zu verbessern und die weitere Entwicklung einer nachhaltigen Wasserstoffinfrastruktur in ganz Europa zu fördern.

Seit Juli 2021 baut Toyota gemeinsam mit seinem Partner CaetanoBus auch Brennstoffzellenbusse. Das französische Unternehmen GCK, das sich für saubere Mobilität einsetzt, nutzt die Brennstoffzellenmodule von Toyota, um zehn Dieselbusse in emissionsfreie Fahrzeuge umzurüsten und während der Olympischen und Paralympischen Spiele in Paris über 5.000 Besucher zu befördern.

Durch die Partnerschaft mit dem norwegischen Unternehmen Corvus wurde eines der sichersten und fortschrittlichsten Brennstoffzellensysteme für Schiffe entwickelt. Außerdem arbeitete Toyota eng mit Energy Observer zusammen, um die erste wasserstoffbetriebene, emissionsfreie Yacht zu entwickeln, die sich autark mit Energie versorgen kann.

Brennstoffzellen von Toyota werden auch für nicht-mobile Anwendungen eingesetzt. So bilden die modularen Brennstoffzellen die Grundlage für die GEH2 genannten Generatoren des Partnerunternehmens EODev (Energy Observer Developments). Im Mai 2021 erleuchteten diese Generatoren den Eifelturm in Paris mit grünem, nachhaltigem Licht – buchstäblich und im übertragenen Sinne.

Die Entwicklung von Toyota im Bereich Brennstoffzelle

Auf Grundlage seiner langjährigen Erfahrungen entwickelt Toyota die nächste Generation von Wasserstoff-Brennstoffzellen. Diese Technologie soll sich durch längere Lebenszyklen und geringere Kosten auszeichnen und dadurch branchenweit Maßstäbe setzen.

Seit 1992 entwickelt Toyota die Technologie kontinuierlich weiter. 2015 wurde mit dem Mirai die weltweit erste in Großserie gefertigte wasserstoffbetriebene Limousine vorgestellt, die mit Brennstoffzellen der ersten Generation von Toyota ausgestattet war. Fünf Jahre später folgte die zweite Generation mit einer Reichweite von rund 650 Kilometern und damit 30 Prozent mehr als der Vorgänger.

Um das Potenzial der Technologie auch über die Grenzen der Automobilbranche hinweg zu nutzen, hat Toyota seine Brennstoffzellen in einer kompakten modularen Form neu verpackt. Die Hauptkomponenten – der Brennstoffzellenstack sowie die Komponenten für die Luftzufuhr, die Wasserstoffversorgung, die Kühlung und die Leistungsregelung – sind in einem kompakten Modul integriert, das sich leicht an eine Vielzahl von Produkten und Anwendungen anpassen lässt. Diese Module sind in einer Box oder in einem flachen, rechteckigen Format erhältlich, um eine größere Flexibilität und eine leichtere Anpassung an neue Anwendungen zu ermöglichen.

Die Brennstoffzellenmodule werden in Europa im Forschungs- und Entwicklungszentrum von TME in Belgien montiert. Dort befindet sich eine Linie, die fortschrittliche Technologien mit hochwertiger Montage kombiniert. Künftig wird hier, in der Hydrogen Factory Europe, eine immer größere Anzahl von Brennstoffzellensystemen hergestellt, die eng mit den anderen Wasserstoffaktivitäten von Toyota verbunden sind. Auf diese Weise werden eine globale Reichweite und ein globaler Service sichergestellt.

Ein zentrales Element im Plan von Toyota für die verstärkte Nutzung von Wasserstoff ist die neue Generation von Brennstoffzellen, die sich derzeit in der Entwicklung befindet und deren Markstart für 2026 bis 2027 geplant ist. Diese Systeme werden eine höhere Leistungsdichte und eine um voraussichtlich 20 Prozent höhere Reichweite bieten. Durch technische Weiterentwicklungen und höhere Produktionsmengen lassen sich zudem die Kosten um mehr als ein Drittel senken.

Weitere Forschungsprojekte befassen sich mit dem Potenzial skalierbarer Brennstoffzellenstacks mit unterschiedlicher Leistung und der Konstruktion von Brennstofftanks mit komplexen Formen, die für unterschiedliche Fahrzeuggrößen kompatibel sind.

Die Partner des Konsortiums

Toyota Motor Manufacturing UK (TMUK)

Neben seinem Motorenwerk in Deeside, Wales, fertigt Toyota Motor Manufacturing UK (TMUK) in seinem Werk in Burnaston, England, den Toyota Corolla als fünftüriges Schrägheckmodell und Kombi. Das Werk nahm 1992 den Betrieb auf und war später der erste Standort außerhalb Japans, an dem Toyota Hybridmodelle herstellt. Bis heute hat Toyota mehr als 2,75 Milliarden Pfund in seine britischen Fertigungsbetriebe investiert. Heute beschäftigt TMUK mehr als 3.000 Mitarbeiter und sichert durch sein umfangreiches Zulieferernetz viele weitere Arbeitsplätze.

Ricardo

Das global agierende Ingenieur- und Umweltberatungsunternehmen hat sich auf die Bereiche Transport, Energie und knappe Ressourcen spezialisiert. Ricardo unterstützt die technische Integration der Brennstoffzellenkomponenten in das Chassis des Hilux.

ETL

European Thermodynamics liefert thermische Lösungen mit hoher Integrität durch herausragendes Design und Innovation. Das Unternehmen arbeitet beim Hilux mit Brennstoffzellenantrieb bei der Integration moderner Wärmemanagementlösungen mit.

D2H

Die D2H-Unternehmensgruppe bietet hochtechnologische Ingenieurdienstleistungen in den Bereichen Simulation, Modellierung, Aerodynamik, Thermodynamik und Design für den Motorsport sowie andere Branchen und Bereiche an. Ihr thermodynamisches Fachwissen ist für das Projekt von entscheidender Bedeutung.

Thatcham Research

Thatcham Research wurde 1969 von der Kfz-Versicherungsbranche gegründet, um die Kosten für Versicherungsansprüche zu senken und die Sicherheitsstandards aufrechtzuerhalten. Thatcham Research unterstützt das Projekt in Bezug auf die Crashsicherheit und die Versicherungseinstufung.

Linktipps

• Wasserstoff (H2) tanken in Oldenburg
• Fahrbericht – Toyota Mirai 2023
• Fahrbericht – Toyota Mirai 2022
• H2 Fahrbericht – Hyundai Nexo

Fotos © 2024 Toyota Presse, © Redaktionsbüro Kebschull