Heritage: Alternativen seit jeher im Blick

13.06.2016
Stuttgart

Wie lange werden die Erdölvorräte reichen? Gibt es bessere Antriebe als den Verbrennungsmotor? Die Diskussion um diese Fragen wird geführt, seit es Automobile gibt, mit immer wechselnder Intensität. Sie wird bestimmt von ökonomischen, politischen und technischen Faktoren. Deshalb ist die Suche nach alternativen Antrieben schon zu Zeiten von Benz & Cie. und der Daimler-Motoren-Gesellschaft ein Thema. Auch für Mercedes-Benz Fahrzeuge ist die Suche nach Alternativen stets präsent.

Elektroautos (seit 1899)

Die Motorfahrzeug- und Motorenfabrik Berlin-Marienfelde, Vorläufer des Mercedes-Benz Werks Berlin, stellt bereits 1898 ihr erstes Elektrofahrzeug vor. Partner des Projekts ist die US-amerikanische Columbia Electric Company in Connecticut. Der Motor, dessen Batterie im Wagenkasten verstaut ist, überträgt seine Kraft über einen Zahnradtrieb auf die Hinterachse. Das Modell vom Typ der „Elektrischen Halbchaise“ wiegt 1.800 Kilogramm, hat eine Reichweite von 40 Kilometer, verbraucht pro Kilometer Fahrt 0,34 Kilowattstunden, kann Steigungen bis zu sieben Prozent bewältigen und kostet 9.300 Mark.

Der erste Mercedes mit elektrischem Antrieb entsteht 1907. In einem zeitgenössischen Bericht über die Automobilausstellung in Wien im Frühjahr 1907 heißt es: „Die Eleganz des elektrischen Stadtvehikels ist auf das beste durch mehrere Mercedes-Electriques repräsentiert, die in der Ausstellung sehr viel Anklang gefunden haben.“ Insbesondere für Feuerwehren und Busse werden die Fahrzeuge vom Typ Mercedes-Electrique eingesetzt. Ihre Vorteile liegen darin, stets schnell startbereit und im Unterhalt vergleichsweise kostengünstig zu sein. Denn mechanische Bauteile wie Getriebe, Kupplung oder Ketten für die Kraftübertragung fallen durch den Einsatz von elektrischen Radnabenmotoren weg.

Für Elektroautos entscheidet sich zum Beispiel auch die Berliner Feuerwehr 1908, als ein neuer Löschzug mit vier Mercedes-Electrique in Dienst gestellt wird (Gasspritze, Dampfspritze, Tender und Leiterwagen).

Das erste Konzept für einen modernen Elektrotransporter entsteht bei Mercedes-Benz 1972 - mit dem LE 306. Der Motor leistet 31 kW (42 PS), erreicht eine Höchstgeschwindigkeit von 70 km/h und hat eine Reichweite von 65 Kilometer. Auch bei der Olympiade in München kommt der LE 306 zum Einsatz. In den folgenden Jahren legen insgesamt 89 Elektrotransporter bei Erprobungsfahrten zusammen rund 2,9 Millionen Kilometer zurück.

Zu Beginn des Jahres 1982 beginnt Mercedes-Benz mit der Erprobung des Elektroantriebs im Personenwagen. Das Forschungsfahrzeug auf Basis eines T-Modells der Baureihe 123 hat ein neuartiges Antriebskonzept. In einer Baueinheit verbunden sind der Gleichstrom-Fahrmotor (Dauerleistung 25 kW/34 PS, Kurzzeitleistung 32 kW/44 PS), die Anfahr-Lamellenkupplung, ein automatisches Getriebe (abgeleitet aus einer Pkw-Automatik), ein vorgeschalteter Zweizylinder-Verbrennungsmotor (10 kW/14 PS) mit Geräuschkapselung als Notantrieb sowie eine zwischengeschaltete Fliehkraft-Kupplung. Im modifizierten Laderaum ist eine neu konzipierte Nickel-Eisen-Batterie untergebracht. Die Reichweite beträgt rund 100 Kilometer.

Ein Mercedes-Benz 190 (Baureihe 201) dient als Basis für einen weiteren Elektro-Versuchswagen, der 1991 der Öffentlichkeit gezeigt wird. Zwei permanentmagnetisch erregte Elektromotoren mit jeweils 16 kW (22 PS) Spitzenleistung treiben direkt die Hinterachse an. Aufgrund des großen Drehmoments im gesamten Drehzahlbereich ist kein Getriebe notwendig; damit entfallen der Antriebsstrang und die damit verbundenen Verluste. Die kompakte und leichte Bauweise schafft Raum und spart Gewicht. Allerdings ist diese Lösung teurer als ein herkömmlicher Gleichstrommotor. Unter der Motorhaube des „rollenden Labors“ ist eine Menge Elektronik untergebracht, die für die Antriebsregelung notwendig ist, sowie eine Batterie. Eine weitere Batterie und Messgeräte füllen fast den gesamten Kofferraum aus.

1992 startet auf der Insel Rügen ein auf vier Jahre angelegtes Demonstrationsprojekt zur Erprobung von Elektrofahrzeugen der neuesten Generation, um Aussagen über deren Verhalten unter Praxisbedingungen zu gewinnen. Es nehmen insgesamt 60 Personenwagen und Kleintransporter verschiedener Hersteller teil. Von Mercedes-Benz kommen jeweils zehn weiterentwickelte 190er und MB 100 mit verschiedenen Elektromotor-Batterie-Kombinationen. Die Fahrzeuge werden an normalen Steckdosen betankt, aber auch an speziellen Stromtankstellen, deren Energie teilweise direkt vom Sonnenlicht gewonnen wird.

Bei der Olympiade 1993 in Barcelona gelangt der MB 100 E als Begleit- und Transportfahrzeug zum Einsatz. Er ist mit einem Gleichstrom-Nebenschlussmotor ausgerüstet, der 28 kW (38 PS) leistet, was eine Höchstgeschwindigkeit von 80 km/h bei einer maximalen Reichweite von 80 Kilometer erlaubt.

Die Versuche mit Elektroantrieben gehen weiter. 1993 entsteht ein Prototyp auf Basis der C-Klasse (Baureihe 202) mit Asynchron-Elektromotor (35 kW/48 PS) als Antrieb. Zebra-Hochenergiebatterien von AEG geben dem Konzeptfahrzeug eine Reichweite von 110 Kilometer. Die Ingenieure haben die gesamte Technik geschickt im Fahrzeug untergebracht, sodass der elektrisch angetriebene Mercedes-Benz nahezu das gleiche Raumangebot hat wie eine serienmäßige Limousine der C-Klasse. Die Zuladungskapazität beträgt immerhin noch 370 Kilogramm. Das Sicherheitsniveau ist identisch mit einer Serien-C-Klasse.

2006 beginnt in Großbritannien ein Pilotprojekt der Marke smart. Ab November fährt dort ein Elektro-smart im Alltagsbetrieb. Das Unternehmen bietet ausgewählten britischen Kunden rund 100 Fahrzeuge als Leasingfahrzeug an. Den Antrieb übernimmt ein Elektromotor mit einer Leistung von 30 kW (41 PS). Das ist der Startschuss für die Elektro-Erfolgsgeschichte bei smart – siehe entsprechendes Kapitel.

2012 startet Mercedes-AMG mit dem SLS AMG Coupé Electric Drive eine neue Zeitrechnung: Der lokal emissionsfreie Supersportwagen mit Hightech aus der Formel 1 ist die exklusivste und dynamischste Art, ein Elektroauto zu fahren. Das stärkste AMG High-Performance-Fahrzeug verfügt über vier Elektromotoren mit einer Gesamtleistung von 552 kW und einem maximalen Drehmoment von 1.000 Nm. Damit avanciert der Flügeltürer zum schnellsten elektrisch angetriebenen Serien-Fahrzeug der Welt: Die Beschleunigung von null auf 100 km/h absolviert der SLS AMG Electric Drive in 3,9 Sekunden.

Im November 2014 läuft im Mercedes-Benz Werk Rastatt die erste B-Klasse Electric Drive vom Band. Damit werden am Standort erstmalig Mercedes-Benz Modelle mit Verbrennungsmotor und Elektroantrieb auf der gleichen Linie produziert. Die B-Klasse Electric Drive basiert auf der Frontantriebs-Architektur der neuen Mercedes-Benz Kompaktwagengeneration und nutzt den modularen Komponentenbaukasten. Die Batterien befinden sich sicher im Unterboden des Fahrzeugs (ENERGY SPACE).

Hybridantriebe (seit 1907)

Gemischte Antriebe, insbesondere die Verbindung aus Elektro- und Verbrennungsmotor, sind eine wichtige Option für Automobile der Zukunft. Mercedes-Benz forscht seit 1969 kontinuierlich in diesem Bereich. Die Tradition der Hybridantriebe geht in der Markengeschichte jedoch weiter zurück: Die Daimler Motorengesellschaft Wiener Neustadt stellt schon 1907 einen von Ferdinand Porsche entwickelten Mercedes-Mixte vor. Es folgen verschiedene Personenwagen und Nutzfahrzeuge als Hybrid-Modelle. Der Einsatz des gemischten Antriebs endet aber im ersten Viertel des 20. Jahrhunderts.

1969 markiert der Hybrid-Omnibus OE 302 den Neubeginn der Forschung. In den folgenden Jahren (1982 erstmals in einem Personenwagen mit dem Elektro-T-Modell der BR 123, siehe oben) entstehen mehr als 20 Konzept- und Forschungsfahrzeuge mit hybriden Antrieben in allen Fahrzeuggattungen vom Kleinwagen smart HyPer bis zum Lastwagen Atego. 2005 stellt Mercedes-Benz zunächst eine S-Klasse mit Hybridantrieb auf der North American International Autoshow in Detroit vor. Auf der Internationalen Automobil-Ausstellung (IAA) 2005 in Frankfurt/Main sind dann zwei weitere Konzeptfahrzeuge auf Basis der neuen S-Klasse W 221 zu sehen: Der DIRECT HYBRID mit Benzin- und Elektromotor und der BLUETEC HYBRID, in dem ein Dieselmotor mit dem Elektroaggregat zusammenarbeitet. Der Elektromotor beider Konzeptfahrzeuge leistet 6 kW (8,2 PS), er dient als Starter und als Anfahr-Booster, außerdem kann der Motor als Generator eingesetzt werden, um kinetische in elektrische Energie umzuwandeln.

Mit 20.000 Käufern weltweit wird der serienmäßige S 400 HYBRID ab 2009 nicht nur technisch ein Erfolg. Er benötigt im NEFZ-Zyklus (kombiniert) lediglich 6,3 Liter pro 100 Kilometer. Gegenüber dem Vorgänger ist das eine Reduzierung um 20 Prozent. Der CO2-Ausstoß von 147 Gramm pro Kilometer bedeutet in diesem Fahrzeugsegment ebenfalls einen Bestwert. Diese vorbildlichen Werte sind verbunden mit einem souveränen Leistungspotenzial: Der Benzinmotor erreicht eine Leistung von 225 kW (306 PS) – hinzu kommen noch 20 kW (27 PS) vom Elektromotor. Das Drehmoment beträgt 370 Nm vom Verbrennungsmotor plus 250 Nm vom E-Motor.

Beim S 300 BlueTEC HYBRID kombiniert Mercedes-Benz 2013 den 2,2-Liter-Vierzylinder-Dieselmotor mit 150 kW (204 PS) Leistung mit dem leistungsstarken Hybridmodul mit 20 kW (27 PS). Das maximale Drehmoment des Verbrennungsmotors von 500 Nm wird mit dem maximalen Drehmoment von 250 Nm des E-Motors überlagert. Der S 300 BlueTEC HYBRID begnügt sich im kombinierten Zyklus mit 4,4 Liter pro 100 km (CO2: 115 g/km) und erfüllt die Kriterien der Energieeffizienzklasse A+. Damit hat Mercedes-Benz innerhalb von zehn Jahren den Verbrauch in der 150-kW-Leistungsklasse nahezu halbiert.

Ein weiterer Meilenstein ist 2014 der S 500 PLUG-IN HYBRID. Er bietet eine Systemleistung von 325 kW und 650 Nm Drehmoment, sprintet in nur 5,2 Sekunden von 0 auf 100 km/h und kann rein elektrisch bis zu 33 km weit fahren. Der zertifizierte Verbrauch beträgt 2,8 Liter/100 km, das entspricht einer Emission von 65 g CO2/km. Schlüsselelemente dieser beeindruckenden Leistung sind der V6-Biturbo und der intelligente Hybridantrieb. Sein neuer Hochvolt-Lithium-Ionen Akku mit einem Energieinhalt von 8,7 kWh kann über eine Ladedose rechts im hinteren Stoßfänger extern geladen werden. Der S 500 PLUG-IN HYBRID ist gleichzeitig der Beginn der Hybridoffensive bei Mercedes-Benz: Bis 2017 bringt das Unternehmen insgesamt zehn Plug-in-Hybrid-Modelle auf den Markt – im Schnitt alle vier Monate eine Neuheit mit Hightech-Hybridantrieb.

Alle Meilensteine des Hybridantriebs auf einen Blick:

Forschungsfahrzeuge

  • 1982: Mercedes-Benz Konzept mit Zwei-Zylinder-Boxermotor
  • 1993: Mercedes-Benz „Taxi Hybrid” als erster Parallel-Hybrid. Eine C-Klasse vereint einen 55 kW (75 PS)-Vierzylinder-Diesel mit einem Elektromotor, der 20 kW (27 PS) leistet.
  • 2001: smart fortwo cdi. Ein 20 kW (27 PS)-Elektromotor bildet mit dem Dreizylinder-Dieseltriebwerk mit 30 kW (41 PS) eine höchst platzsparende Einheit.
  • 2002: Mercedes-Benz Unimog „E-Drive“
  • 2002: Mercedes-Benz M-Klasse „HyPer“. Ein ML 270 CDI mit 120 kW (163 PS) starken Common-Rail-Dieselmotor und automatisiertem Schaltgetriebe. Er verfügt über einen Elektromotor mit 45 kW (61 PS) und hohem Drehmoment, der zwischen Dieselmotor und Getriebe eingebaut ist.
  • 2003: Mercedes-Benz F 500 Mind. Das Vierliter-V8-Dieselaggregat ist 178 kW (242 PS) und 560 Nm stark. Zusätzlich steuert der Elektromotor weitere 48 kW (65 PS) und 300 Nm bei. Den gleichen Antrieb zeigte das Unternehmen in der Fahrzeugstudie Mercedes-Benz Vision Grand Sports Tourer.
  • 2004: Mercedes-Benz-Sprinter mit Plug-in-Hybridantrieb
  • 2005: Mercedes-Benz S-Klasse „Hybrid“. Achtzylinder-Dieselmotor mit 191 kW (260 PS) und 560 Nm, dazu zwei Elektromotoren mit einer Gesamtleistung von 50 kW (68 PS)
  • 2005: smart crosstown. Hybrid mit Dreizylinder-Benziner (45 kW) und Elektromotor (23 kW)

Serienfahrzeuge (Hybrid und Electric Drive)

  • 2009: S 400 HYBRID (20.000 Käufer weltweit)
  • 2009: ML 450 HYBRID
  • 2012: smart electric drive
  • 2012: E 300 BlueTEC HYBRID
  • 2012: E 400 HYBRID
  • 2013: SLS AMG Coupé Electric Drive
  • 2013: S 400 HYBRID
  • 2013: S 300 BlueTEC HYBRID
  • 2014: C 300 BlueTEC Hybrid
  • 2014: B-Klasse Electric Drive
  • 2014: S 500 PLUG-IN HYBRID
  • 2015: C 300 e
  • 2015: GLE 500 e

Brennstoffzellenautos (seit 1994)

Das weltweit erste Brennstoffzellenfahrzeug, mit dem Daimler-Benz Forscher 1994 die Tauglichkeit der Brennstoffzelle als Fahrzeugantrieb beweisen, heißt NECAR 1 („New Electric Car“). Das Versuchsfahrzeug, ein Mercedes-Benz Transporter, gleicht einem rollenden Labor: 800 Kilogramm des noch voluminösen Brennstoffzellen-Systems samt kleinem Wasserstofftank füllen den Laderaum. Schon 1996 rollt NECAR 2, eine Mercedes-Benz V-Klasse mit integriertem Brennstoffzellen-Kraftwerk unter der kurzen Haube. Die sechs Sitzplätze gehören den Insassen. Die Wasserstofftanks sind auf dem Dach installiert. Das Spitzentempo beträgt 110 km/h, die Reichweite rund 250 Kilometer.

NECAR 4 ist ein Zero Emission Vehicle (ZEV) für reinen Wasserstoffbetrieb. Das Fahrzeug auf Basis einer A-Klasse bietet Platz für fünf Personen samt Gepäck. Der flüssige Wasserstoff befindet sich im Heck in einem zylindrischen Tank. Die Reichweite beträgt bis zu 450 Kilometer, die Spitzengeschwindigkeit 145 km/h. Da NECAR 4 keinerlei Abgase ausstößt, erfüllt dieser Wagen schon 1999 die zukünftigen Vorschriften des US-Bundesstaates Kalifornien. Mit Nummer 4 ist ein entscheidender Schritt zur Serienreife vollzogen. Eine Variante von NECAR 4, ausgestattet mit noch leistungsfähigerer Technik und drei Tanks mit Druckwasserstoff im Heck, dient auch der Praxiserprobung in Kalifornien, wo bis 2003 intensive Feld- und Fahrversuche unter Alltagsbedingungen mit insgesamt 15 Fahrzeugen absolviert werden.

Mit dem 1997 vorgestellten NEBUS, dem „New Electric Bus“, trägt Mercedes-Benz die Brennstoffzellen-Technologie auch in den Nutzfahrzeugbereich. Der Wasserstoff ist in sieben glasfaserummantelten Aluminiumtanks auf dem Dach gespeichert. Eine Tankfüllung reicht für 250 Kilometer, ausreichend für das Tagespensum eines Linienbusses. 2003 nehmen die ersten 30 Stadtbusse mit Brennstoffzellenantrieb in europäischen Metropolen ihren Dienst auf, es folgen weitere Busse in der ganzen Welt.

2005 zeigt Mercedes-Benz das Forschungsfahrzeug F 600 HYGENIUS auf der 39. Tokyo Motor Show. Die neue Brennstoffzelle ist 40 Prozent kleiner bisherige Systeme, zugleich aber deutlich effizienter und leistungsfähiger: Das System leistet 85 kW (115 PS).

In (Klein-)Serie geht der Brennstoffzellenantrieb schließlich 2010. Die unter Serienbedingungen produzierte Mercedes-Benz B-Klasse F-CELL ist seither auf dem europäischen und amerikanischen Markt bei Kunden im Alltagseinsatz. Der Gesamtkilometerstand der Daimler-Brennstoffzellenflotte, die zusammen mit einer Vielzahl an Forschungsfahrzeugen mittlerweile mehr als 300 Fahrzeuge zählt, hat aktuell die zwölf Millionen Grenze erreicht. Allein die etwa 70 Fahrzeuge starke F-CELL-Flotte in den USA hat inzwischen 3,2 Millionen Kilometer (2 Millionen Meilen) zurückgelegt.

2011 präsentiert Mercedes-Benz als Höhepunkt zum 125-jährigen Automobil-Jubiläum das Forschungsfahrzeug F 125!. Die Studie einer viersitzigen Luxuslimousine kombiniert zukunftsweisende, hocheffiziente Speicher-, Antriebs- und Karosserietechnologien mit einzigartigen Bedien- und Anzeigekonzepten. Herzstück des Antriebs ist eine besonders leistungsstarke Weiterentwicklung des Brennstoffzellenantriebs von Mercedes-Benz in Kombination mit der Plug-in-Technologie. Weitere Highlights sind leichtere und leistungsfähigere Stromspeicher auf Basis der Lithium-Schwefel Technologie und der so genannte „ strukturintegrierte Wasserstoff Verbundspeicher“, bei dem der Wasserstofftank vollständig in die Karosseriestruktur integriert ist. Vier leistungsstarke, radnah verbaute Elektromotoren ermöglichen sportlich-souveräne Fahrleistungen.

Weiterentwickelt wurde der Antrieb des F 125! beim Forschungsfahrzeug F 015 Luxury in Motion (2015). Der in puncto Leistung, Effizienz und Dauerhaltbarkeit weiter optimierte Brennstoffzellen-Stack kann den Fahrstrom für zwei jeweils 100 kW (136 PS) starke Elektromotoren liefern. Sie sind raumsparend im Heck angeordnet und übertragen ihre Antriebskraft auf die Hinterräder. Insgesamt erreicht das elektrische Antriebssystem eine Spitzenleistung von 200 kW (272 PS). Die Gesamtreichweite dieses Elektro-Hybridsystems beträgt 1.100 Kilometer, davon können rund 200 Kilometer mit der besonders leistungsfähigen und kompakten Hochvoltbatterie gefahren werden und ca. 900 Kilometer mit dem Strom aus der Brennstoffzelle. Zur Wasserstoffspeicherung sieht das Konzept Drucktanks aus carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK) vor.

Lade...