Mercedes GLC Brennstoffzellen-Plug-in-Hybrid

Erste Mitfahrt im Wasserstoff-SUV

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IAA 2017

Mercedes rüstet den GLC auch mit einem Plug-in-Brennstoffzellen-System aus. Hier die erste Mitfahrt im Prototyp des GLC F-Cell.

Den Mercedes GLC mit seiner Kombination von Brennstoffzelle und extern nachladbarer Batterie wird es bald in einer Kleinserie für Flottenkunden geben – als so genannter GLC F-Cell. Mit 4,4 kg Wasserstoff an Bord produziert das Vorserienmodell genügend Energie für eine Reichweite von bis zu 437 km im NEFZ. Zusätzlich profitiert der F-CELL Fahrer von einer Reichweite von bis zu 49 km im NEFZ aus der 13,8 kWh großen Lithium-Ionen-Batterie.

Der SUV soll in dieser Version so auf eine Gesamtreichweite von rund 500 Kilometer kommen, der Wasserstoff kann in rund drei Minuten getankt werden.

Brennstoffzelle baut kompakt

Die Brennstoffzelleneinheit, die zusammen mit Ford entwickelt wurde, wurde so kompakt entwickelt, dass sie unter die konventionelle Motorhaube des GLC passt. Gegenüber vorherigen Brennstoffzellenmodulen fällt der benötigte Bauraum rund 30 Prozent kleiner aus, die Systemleistung steigt um 40 Prozent und der Platinanteil schrumpft um sage und schreibe 90 Prozent. Dadurch konnten die Kosten signifikant gesenkt werden. Die Wasserstofftanks sitzen aufprallgeschützt unter der Rückbank und im ehemaligen Kardantunnel, der Elektromotor und die Batterie im Heck. Die Leistung des Elektromotors soll bei 147 kW liegen. Das maximale Drehmoment wird mit 350 Nm angegeben. Die Batterie lässt sich per 7,2 kW-Onboard-Lader in 1,5 Stunden auftanken. Seine Höchstgeschwindigkeit erreicht der GLC F-Cell abgeregelt bei 160 km/h.

Vier Fahrmodi und drei Fahrprogramme stehen zur Wahl

Wie der Plug-in-Hybrid des GLC verfügt die Brennstoffzellenvariante über verschiedene Betriebsarten und Fahrprogramme. Zu den Fahrprogrammen des GLC F-CELL werden Eco, Comfort und Sport gehören. Dazu gibt es im GLC noch vier Betriebsmodi. Im Betriebsmodus Hybrid zieht das Fahrzeug Leistung aus beiden Energiequellen. Leistungsspitzen deckt dabei die Batterie ab, die Brennstoffzelle wird im optimalen Wirkungsgradbereich betrieben. Im Modus F-Cell wird der Ladezustand der Hochvoltbatterie durch die Energie der Brennstoffzelle konstant gehalten. Der Antrieb erfolgt fast ausschließlich mit Wasserstoff. Im Battery-Modus fährt der SUV rein batterie-elektrisch, das Brennstoffzellensystem ist nicht aktiv. Im Modus Charge hat das Laden der Hochvoltbatterie Priorität.

Vorteil gegenüber konventionellen Brennstoffzellen-Autos: Dank des E-Motors kann der GLC auch Rekuperieren (rein elektrische Reichweite: 50 Kilometer), also Energie beim Bremsen zurückgewinnen. Und die Batterie kann bequem zu Hause oder am Arbeitsplatz geladen werden, während das Netz an Wasserstofftankstellen mit 34 Zapfstationen in Deutschland aktuell noch sehr dünn ist. Bis Ende nächsten Jahres soll das H2-Tankstellennetz allerdings auf 100 Stationen anwachsen. Bis 2023 soll ein Netz von bis zu 400 Wasserstofftankstellen entstehen.

In Sachen Assistenz- und Sicherheitssystemen fährt der Brennstoffzellen SUV auf dem Niveau konventioneller Mercedes-Modelle. Beim Fahrwerk setzt der GLC F-Cell auf Stahlfedern an der Vorderachse und eine Luftfederung mit Niveauregulierung an der Hinterachse.

Schon mitgefahren: Unterwegs im Mercedes GLC F-Cell

„Achten Sie auf den Energiefluss im Monitor“, sagt Entwicklungsingenieur Hans Vayhinger. Er sitzt hinterm Lenkrad des GLC F-Cell-Prototypen, der gerade aus einem unscheinbaren Werkstor in Kircheim-Nabern am Rande der Schwäbischen Alb rollt. „Wir versuchen den Ladezustand der Hybridbatterie immer über 50 Prozent zu halten“ erklärt er zur Funktion des Wasserstoff gespeisten E-Antriebs im Mercedes-Prototypen.

Mercedes GLC F-Cell Foto: Daimler
Vom Mercedes GLC F-Cell entsteht nur eine Kleinserie von 1.000 Exemplaren für Flottenkunden.

Der sogenannte Stack, die gestapelten Brennstoffzellen, sitzen aufrecht und groß wie ein Motorblock an der Stelle, die sonst bei einem handelsüblichen GLC der Verbrennungsmotor einnimmt. Ein Getriebe gibt es nicht, ein kleiner Gitterrohrkasten übernimmt hier dessen Funktion in der Crashstruktur.

An der Hinterachse sitzt der Elektroantrieb, der ist gut für 147 kW Leistungsabgabe, und hier kommt wieder der Hybridantrieb ins Spiel, erklärt der Ingenieur. Der Brennstoffzellen-Stack im Motorraum kann nicht ganz die Hälfte dieser Leistung liefern, für den Rest ist die Hybridbatterie zuständig. Das erklärt die auf den ersten Blick etwas unverständliche Hybrid-Technik mit F-Cell- und Batteriebetrieb.

Batterie mit Turboladern

Die Hybrid-Batterie kann noch mehr: etwa die Startenergie für den Turbolader liefern. Der Lader dient hier dazu, Umgebungsluft und damit Sauerstoff in den Stack zu pumpen. Er sieht nicht so viel anders aus wie ein konventioneller Lader in einem Turbodiesel, nur größer. Der Clou freilich seien die Lader, erläutert Antriebsentwickler Dr. Franz Georg. Weil das Brennstoffzellen-System natürlich keinen Ölhaushalt hat, ist die hoch belastete Turbinenwelle auf Luftpolstern gelagert.

Mercedes GLC F-Cell Foto: Daimler
Der große Turbolader pumpt Sauerstoff in den Brennstoffzellen-Stack.

Von dem hoch komplexen Zusammenspiel mechanischer und elektrochemischer Vorgänge ist im F-Cell nichts zu spüren. Mit leisem Summen und dezentem Turboladerpfeifen pfeilt der Mercedes durch den Stadtverkehr und später über die Alb. Ein Autobahnausflug mit dem Prototyp unterbleibt, die Höchstgeschwindigkeit ist auf 160 km/h begrenzt – wegen des fehlenden Getriebes und der begrenzten Höchstdrehzahl des E-Motors.

Ausschließlich Hinterradantrieb

Der Antrieb erfolgt ausschließlich auf die Hinterräder, eine Allradoption wird es bei der angekündigten Kleinserie nicht geben. Apropos Kleinserie: 1.000 Exemplare soll es geben, freilich nicht für Privat- sondern für ausgewählte Flottenkunden – die ersten Auslieferungen erfolgen noch 2018.

Auch die Bedienung unterscheidet sich kaum von der eines Plug-in-Hybrid-Mercedes‘. Über die Schaltpaddel kann die Rekuperation gesteuert werden, alles wie gehabt – ein weiterer Vorteil des Hybrid-Systems im Brennstoffzellen-Mercedes. Die 4,4 kg Wasserstoff sollen zusammen mit der Ladung der Hybrid-Batterie rund 500 km weit reichen, spätestens dann muss die nächste H-Zapfstelle oder Ladestation angesteuert werden. Der Tankvorgang mit Wasserstoff dauert rund drei Minuten, mit 700 bar Druck schießt das Gas in die beiden Tanks über der Hinterachse und im Kardantunnel. Ein Kilogramm H2 kostet übrigens zwischen neun und zehn Euro, bei den Kosten einer Tankfüllung unterscheidet sich der F-Cell zurzeit also kaum vom Diesel.

Mercedes GLC F-Cell Foto: Daimler
GLC-F-Cell-Testflotte in der Nähe von Kircheim-Nabern, wo Mercedes den Brennstoffzellen-GLC montiert.

Die holperigen Straßen auf der Alb lassen den GLC unbeeindruckt, an der Hinterachse verfügt der Prototyp über Luftfederung, vorn kommen konventionelle Stahlfedern zum Einsatz. Am Ende der Fahrt in Nabern hat der Mercedes übrigens nicht merklich am H2-Vorrat geschlürft, die Tankanzeige steht auf fast voll. Nur die Hybridbatterie ist bei 50 Prozent angekommen. Leise summend lädt der Brennstoffzellen-Stack im Bug den Akku. Für die nächste Probefahrt.

Optisch nur wenige Unterschiede zum „normalen“ GLC

Mercedes GLC F-CELL Foto: Daimler
Mit verschiedenen blauen Akzenten setzt sich der Brennstoffzelen-SUV von seinen konventionell getriebenen Brüdern ab.

Natürlich wird sich der F-Cell mit seinem außergewöhnlichen Antriebskonzept auch äußerlich von einem konventionellen GLC abheben. Zu den Erkennungsmerkmalen gehören blaue Akzente in Kühlergrill und den Leichtmetallrädern, der Schwellerverkleidung und dem Heckstoßfänger einerseits als auch eine Style-Folierung mit der Aufschrift F-Cell auf den Flanken. Dazu gibt es spezifisch gestaltete Stoßfänger, vorne mit vergrößertem Lufteinlass, sowie aerodynamisch optimierte Räder im 20-Zoll-Format.

Der Innenraum präsentiert sich gewohnt luxuriös. Die Anzeigen wurden auf das neue Antriebssystem adapiert, neu im GLC F-Cell ist das Multifunktions-Touchpad mit Handschriftenerkennung.

Nach internen Plänen sollen vom Mercedes GLC F-Cell jährlich etwa 1.000 Einheiten verkauft werden. Preise und ein Marktstarttermin wurden noch nicht genannt.

Technische Daten
Mercedes GLC F-Cell
AußenmaßeLänge x Breite x Höhe 4671 x 1890 x 1653 mm
KofferraumvolumenVDA 395 bis 1445 l
Höchstgeschwindigkeit 160 km/h
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