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MAN Metropolis fährt flüsterleise und emissionsfrei in der Stadt

Progressives Konzept eines schweren Hybrid-Lkw

  • MAN zeigt auf der IAA 2012 progressives Konzept eines schweren Hybrid-Lkw
  • MAN Metropolis fährt rein elektrisch in der Innenstadt
  • Erster Lkw mit Pkw-Dieselmotor als Range Extender
  • Energiespeicher ist modular aufgebaut und unter dem Fahrerhaus platziert
  • Birdview-System für mehr Sicherheit
  • Forschungsfahrzeug geht ab Ende 2012 in den Praxistest

Mit dem Metropolis zeigt MAN auf der IAA 2012 einen außergewöhnlichen Lkw, der schwere Transportaufgaben in der Stadt ohne Emissionen und besonders geräuscharm erledigen kann. Mit regenerativ erzeugtem Strom aus der Steckdose kann der MAN Metropolis Fahren und Arbeiten – ganz ohne den Ausstoß von CO2. Der Energiespeicher, eine modular aufgebaute Lithium-Ionen Batterie, ist unterhalb des Fahrerhauses angebracht – das garantiert maximalen Bauraum für den Aufbau, eine optimale Gewichtsverteilung und maximale Sicherheit. Ein effizienter und geräuscharmer Dieselmotor aus dem Volkswagen-Konzern sorgt bei Bedarf für die Stromerzeugung an Bord und sichert die Reichweite des schweren Lkw. Der MAN Metropolis wird ab Ende dieses Jahres als Abfallsammel-Fahrzeug in einen zweijährigen Praxiseinsatz gehen.

Die logistische Ver- und Entsorgung von Städten steht vor neuen Herausforderungen. In Zukunft werden immer mehr Menschen in Großstädten und Metropolregionen mit mehreren Millionen Einwohnern, so genannten Megacities, leben und arbeiten. Die Städte müssen die Herausforderungen meistern, die mit dem schnellen Bevölkerungszuwachs bei gleichzeitig steigenden Anforderungen an Luftreinheit und Lärmreduzierung einhergehen. Es ist absehbar, dass mehr und mehr Ballungszentren in Zukunft Null-Emissionszonen einführen werden. Dann werden nur noch solche Fahrzeuge in diese Zonen einfahren dürfen, die in der Lage sind, eine definierte Fahrtstrecke emissionsfrei und besonders lärmarm zurückzulegen. Die Belieferung beispielsweise bei Nacht oder die Müllentsorgung in den frühen Morgenstunden würde außerdem zur Entzerrung des Stadtverkehrs beitragen.

Mit dem Metropolis erforscht MAN in Zusammenarbeit mit Benteler Engineering Services die technische Realisierbarkeit eines Fahrzeugkonzepts, das diese zukünftigen Anforderungen an schwere Lkw im urbanen Umfeld erfüllt. Dafür geht MAN über die heute bei schweren Lkw geläufigen Hybrid-Ansätze hinaus und verwirklicht eine völlig neuartige Antriebsarchitektur: Der Metropolis ist ein elektrisch angetriebener Lkw auf Basis eines MAN TGS 6x2-4. Der 203 kW starke Elektromotor treibt über ein Zweigang-Automatikgetriebe die Hinterräder des Lkw an. Auch die Nebenaggregate wie Servolenkung, Luftpresser und Hydraulikpumpe sowie die Klimaanlage werden elektrisch betrieben und über das Energiemanagement bedarfsabhängig und damit energiesparend gesteuert. Ein Farbdisplay im Cockpit informiert den Fahrer über die aktuellen Energieparameter, beispielsweise Energierückgewinnung, Batteriezustand und Lademodus. So kann er den MAN Metropolis besonders effizient und umweltfreundlich fahren.

Die Energie liefert eine modulare Lithium-Ionen Batterie mit maximal 105 kWh Speichervermögen, die sich dank Plug-In-Funktion einfach und bequem an der Steckdose aufladen lässt. Der Energiespeicher ist unter dem Fahrerhaus über der Vorderachse angeordnet, dort, wo in konventionellen Lkw der Dieselmotor platziert ist. Das Batteriegewicht liegt dadurch auf der Vorderachse, die Hinterachsen können wie bisher das Gewicht von Aufbau und Transportgut tragen. Die Gewichtseinsparung durch den Entfall von konventionellem Lkw-Motor und -Getriebe kompensiert das Mehrgewicht des Hybridsystems, so dass das Fahrzeug eine identische Nutzlast aufweist wie der serienmäßige MAN TGS 6x2-4.

Die Energiedichte von Fahrzeugbatterien entwickelt sich durch neue Technologien stetig weiter, dennoch stellen diese auf absehbare Zeit einen erheblichen Gewichtsfaktor dar. Eine Batterie, welche die gesamte erforderliche Energiemenge für den Betrieb eines schweren Lkw vorhalten müsste, würde einen erheblichen Teil der Nutzlast eines Lkw aufzehren. Deshalb hat das Forschungsfahrzeug einen so genannten Range Extender an Bord, der bei Bedarf über einen Generator elektrische Energie an die Batterie liefert.

Als Range Extender kommt ein moderner kompakter Pkw-Dieselmotor zum Einsatz. Im MAN Metropolis sorgt ein V6 TDI-Motor aus dem Volkswagen-Konzern zusammen mit einem Generator für die effiziente Stromproduktion. Der TDI-Motor schöpft aus 3 Liter Hubraum eine Leistung von 150 kW (204 PS). Das Motor-Management-Programm stellt sicher, dass der Dieselmotor stets im verbrauchseffizientesten Bereich läuft.

MAN Metropolis im harten Praxistest – als Abfallsammelfahrzeug

Um das Fahrzeugkonzept auf seine Alltagstauglichkeit und wirtschaftliche Machbarkeit zu untersuchen, hat MAN einen der härtesten Einsatzfälle für einen schweren Lkw im urbanen Umfeld ausgewählt: Der Metropolis wird als Abfallsammel-Fahrzeug bei dem international tätigen Umweltdienstleister SUEZ Environnement in der Region Antwerpen-Brüssel für rund zwei Jahre in Betrieb gehen. Dafür wurde der MAN Metropolis mit einem Aufbau von der Firma Faun ausgerüstet: Der Kompressions-Hecklader mit Lifter ist eine speziell für den vollelektrischen Betrieb entwickelte Ausführung mit insgesamt 22 m³ Fassungsvermögen.

Im so genannten Low-Noise-Modus fährt der MAN Metropolis rein elektrisch, der Antrieb zum Liften der Müllbehälter und Komprimieren des Abfalls erfolgt elektro-hydraulisch. Dank des elektrischen Fahrt- und Sammelbetriebs wird eine erhebliche Reduktion der Betriebsgeräusche erreicht, die beim MAN Metropolis weit unter den gängigen Normen zur Lärmbegrenzung in Innenstädten liegt. Somit könnten Betreiber zukünftig Ver- und Entsorgungsleistungen in den weniger verkehrsdichten Morgen- oder Abendstunden erfüllen, ohne die Anwohner zu stören oder den übrigen Stadtverkehr zu behindern. Zusätzlich können die Müllsammel-Fahrzeuge besser ausgelastet werden.

Der e-Betrieb ist auf eine komplette Tagesschicht ausgelegt, die aus zwei Zyklen mit je vier Stunden Sammeltätigkeit und 15 Kilometern Fahrstrecke im Stop-and-Go besteht. Der Range Extender kommt während der Tagesschicht nur vereinzelt zum Einsatz. Dadurch ergibt sich in der Gesamtbetrachtung der Bilanz von der Strom-Herstellung bis zum fahrenden Fahrzeug (well-to-wheel Betrachtung) ein sehr großes CO2-Einsparpotenzial, das der Feldtest ab Ende 2012 konkret beziffern und belegen wird. Das Projekt hat sich zum Ziel gesetzt, eine Reduzierung der CO2-Emissionen um 60 Prozent gegenüber einem konventionellen Dieselfahrzeug zu erreichen.

Vision für mehr Verkehrssicherheit im urbanen Raum

Das MAN Forschungsfahrzeug ist mit einem so genannten Birdview-System ausgestattet. Damit wird das Verkehrsgeschehen im Nahbereich rund um das Fahrzeug aus der Vogelperspektive für den Fahrer visualisiert. Mit dem System erprobt MAN eine innovative Technologie, um die Verkehrssicherheit von Nutzfahrzeugen in urbaner Umgebung weiter zu erhöhen und das Rangieren zu erleichtern.

Das Birdview-System setzt die Bildinformation für den Fahrer aus vier einzelnen Kamerabildern zusammen. Die Kameras sind jeweils mittig an den Fahrzeugseiten angebracht. Durch einen Grafikrechner verschmelzen die einzelnen Bilder zu einem dreidimensionalen Gesamtbild, welches verschiedene Blickwinkel darstellen kann.

Das berechnete Bild wird dem Fahrer auf einem Monitor dargestellt. Die Bildinformation ergänzt dabei den Blick in den Spiegel und aus dem Fahrerhaus. Das System wählt je nach Fahrsituation den Blickwinkel selbstständig und wertet dafür die Fahrzeuginformationen aus, beispielsweise die Fahrtrichtung und Geschwindigkeit. Blinkt der Fahrer beispielsweise rechts um abzubiegen, ändert sich die Perspektive und visualisiert den Bereich rechts vorn, in dem sich Fußgänger oder Radfahrer aufhalten könnten. Wertvoll ist die Rundumsicht aus der Vogelperspektive auch beim Rangieren in unübersichtlicher Umgebung.