Das strategisches Leitprojekt Clean Heavy Duty adressiert die nachhaltige Reduktion der CO2-, Schadstoff- und Lärmemissionen durch schwere Nutzfahrzeuge. Anhand des Zulieferverkehrs eines großen Produktionsbetriebs wird der Einsatz von CNG und LNG Technologien demonstriert und validiert. Die Optimierung des methanbetriebenen Schwerfahrzeugs durch hochentwickelte Gas-Management Systeme wird durchgeführt.
Hybride Antriebsstränge ermöglichen es, durch die Kombination von Verbrennungskraftmaschinen, EMotoren und einem elektrischen Energiespeicher (Batterie aber auch Supercaps), Verbrauch und somit den CO2 Ausstoß zu reduzieren. Dabei kann einerseits kinetische Energie zurückgewonnen und andererseits die VKM verbrausoptimiert betrieben werden (Lastpunktverschiebung). Um dies zu gewährleisten ist eine elektronische Regelung (HCU - Hybrid Control Unit) notwendig, welche das Gesamtsystem verbrauchsoptimal betreibt. Für realistische Simulationen ist es daher notwendig Modelle der einzelnen Komponenten, sowie die HCU zur Verfügung zu haben Ziel diese Projektes ist für den Auftraggeber die für die Simulation notwendigen Hybridkomponenten (Batterie, Elektromotor, HCU) in der verwendeten Software SimulationX (Programmversion 3.1) bzw. in der Programmiersprache Modelica zu modellieren. Besonders ist darauf zu achten, dass alle für diese Modell benötigen Parameter gemessen werden können oder seitens des Herstellers zur Verfügung stehen. Hier ist der Zielkonflikt zwischen Detailierungsgrad und Parametrierbarkeit bereits deutlich zu erkennen. Einerseits wünscht man sich möglichst genaue Modelle wobei sich in solchen Fällen die Parametrierung schwierig gestaltet. Andererseits sollen die Modelle möglichst einfach und mit gängigen Kennwerten parametriert werden, um die Anwendung möglichst einfach zu gestalten.
Auf gesamteuropäischer Ebene wird ein Erdgasanteil im Straßenverkehr von 10Prozent bis zum Jahr 2020 angestrebt. Erdgasfahrzeuge haben bei vorliegenden Untersuchungen ihr hohes Potential hinsichtlich der Lösung aktueller Umweltprobleme gezeigt. Es werden Forschungsarbeiten durchgeführt, die zu einer automobiltechnische Lösung führen, die hinsichtlich Reichweite, Gewicht, Kosten, Effizienz und damit Kundenakzeptanz den derzeitigen Fahrzeugen weit voraus ist. Dazu wird das Gesamtsystem des Erdgasfahrzeug mittels eines Simulationstools zur Berechnung von Antriebsstrang und Gesamtfahrzeug-Längsdynamik hinsichtlich streckenbezogenen Kraftstoffverbrauchs ausgelegt. Das neue Tanksystem des Konzeptfahrzeuges wird durch die Einführung innovativer Leichtbau-Verbundwerkstoffe in Kombination mit neuen Ventiltechnologien den Einstieg in die 30 MPa Speichertechnologie sowie Multibehälter-Management ermöglichen. Die für eine Serienlösung notwendigen Anpassungen von Gesetzen und Normen werden parallel erarbeitet. Für das CNG-Fahrzeug wird ein Motorkonzept für monovalentem Erdgasbetrieb erstellt, das ohne zusätzliche Benzinversorgung auskommen und damit erhebliche Gewichts- und Kostenvorteile bietet und thermodynamisch besser genutzt werden kann. Diese Kombination innovativer Technologien wird Reichweiten von 600 km ermöglichen. Es wird abschließend ein Prototypfahrzeug aufgebaut, anhand dessen die Validierung der Konzepte und Simulationen im Zertifizierungstest sowie unter Real-life Bedingungen erfolgen kann.
Im Hinblick auf den emissionsbedingten Ersatz von Dieselaggregaten durch Gasmotoren als mobile Stromquellen oder als Notstromlieferanten soll bei Gasmotoren bei solchen Anwendungen möglichst robustes Betriebsverhalten erzielt werden. In diesen so genannten Netzersatzbetrieben ist eine Festwertregelung der Motordrehzahl notwendig, um die erwünschte Netzfrequenz aufrechterhalten zu können. Diese Drehzahlregelung stellt besonders bei der Forderung nach höchstmöglichen spontanen Lastaufschaltungen bei Ottomotoren höhere regelungstechnische Ansprüche als bei Dieselmotoren. Modellbasierte, robuste Reglerentwürfe wie z.B. H-8 oder MPC mit dem Einsatz der Stellgrößen Drosselklappe, Umblaseventil und Gasmassenstrom sollen Lastaufschaltungen in der Größenordnung von bis zu 50Prozent der Nennlast ermöglicht werden. Neben der Verbesserung des Betriebsverhaltens des Einzelmotors soll weiters das Zusammenwirken mehrerer Gasmotoren in Microgrid-Verbänden optimiert werden und eine effiziente Aufstellungsstrategie erarbeitet werden.