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MAN Metropolis fährt flüsterleise und emissionsfrei in der Stadt – progressives Konzept eines schweren Hybrid-Lkw

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 Rundumblick und mehr Sicherheit
  • Forschungsfahrzeug geht in der Region Brüssel-Antwerpen in Praxistest beim Umweltdienstleister SITA

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: Abfallsammelbetrieb in der Innenstadt. Der Metropolis wird im hektischen alltäglichen Praxisbetrieb als Abfallsammel-Fahrzeug eingesetzt bei SITA in Belgien. Dort wird der Metropolis ab Januar 2013 bis zu zwei Jahre unter genauer Beobachtung stehen.

SITA, eine Tochtergesellschaft der SUEZ ENVIRONNEMENT, ist Komplettdienstleister in den Bereichen Abfallsammlung und -verwertung und dem Recycling von Wertstoffen und steht für zuverlässiges und nachhaltiges Abfallmanagement. Der Umweltexperte hat sich zum Ziel gesetzt, mit seinen Dienstleistungen nachhaltig zum Umwelt- und Ressourcenschutz beizutragen. Deshalb beteiligt sich SITA an Forschungprojekten wie dem Metropolis, und bringt aktuelle Erfahrungen aus der Konzeption, Entwicklung und dem Betrieb von CO2-reduzierten Fahrzeugen ein. Beispielsweise hat SITA France seit 2010 ein voll-elektrisches Abfallsammelfahrzeug im Einsatz. Der nun gebaute MAN Metropolis unterscheidet sich zum reinen Batteriefahrzeug durch den Einsatz eines Range Extenders, der hier erstmals mit einem Pkw-Dieselmotor realisiert wurde. Er stellt sicher, dass das schwere, elektrisch angetriebene Sammelfahrzeug auch nach Erreichen der maximalen Batteriedistanz problemlos weiter fahren und arbeiten kann.

SITA setzt derzeit mehrere Arten von alternativ angetriebenen Fahrzeugen in ganz Europa ein, darunter Elektrofahrzeuge und solche mit Biodiesel-, Erd- oder Biogasantrieb. Das Metropolis Fahrzeug ist in mehrjähriger Zusammenarbeit von SITA und MAN vom Reißbrett bis zum fertigen Fahrzeug entstanden. Im Fokus der Entwicklung stand die Zielsetzung, Treibhausemissionen bei der Ver- und Entsorgung von Städten in Zukunft deutlich zu reduzieren.

Im so genannten Low-Noise-Modus fährt der MAN Metropolis rein elektrisch, der Antrieb zum Liften der Müllbehälter und Komprimieren des Abfalls arbeitet elektro-hydraulisch. Dafür wurde der MAN Metropolis mit einem speziellen Hybrid-Aufbau von Faun ausgerüstet: Der Kompressions-Hecklader mit Lifter ist eine speziell für den vollelektrischen Betrieb entwickelte Ausführung mit insgesamt 22 m³ Fassungsvermögen. Dank des elektrischen Fahr- 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 je 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

In diesem Projekt erproben SITA und MAN auch Lösungen, um Sicherheit und Risikovermeidung bei schweren Nutzfahrzeugen zu optimieren. Das Forschungsfahrzeug ist mit einem so genannten Birdview-System ausgestattet. Damit wird das Verkehrsgeschehen 360 Grad rund um das Fahrzeug aus der Vogelperspektive für den Fahrer visualisiert. Das Assistenzsystem erhöht nicht nur die Sicherheit, sondern erleichtert dem Fahrer auch das Rangieren.

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.