Der Toyota Hilux mit Brennstoffzellenantrieb hat die Erprobungs- und Demonstrationsphase erreicht. Zuvor wurden die ersten zehn Einheiten des Pick-ups im britischen Werk von Toyota Motor Manufacturing UK gefertigt. Erstmals war das Modell im September 2023 der Öffentlichkeit präsentiert worden.
Mit dem Hilux mit Brennstoffzellenantrieb macht Toyota einen weiteren Schritt in Richtung Klimaneutralität. Das Unternehmen untermauert mit dem Projekt seinen Multi-Path-Ansatz, der verschiedene Antriebskonzepte für unterschiedliche Bedürfnisse und Märkte umfasst – von Hybrid- und Plug-in-Hybridfahrzeugen über reine Elektroautos bis hin zu Brennstoffzellenmodellen und Verbrennern mit E-Fuels. Die unterschiedlichen Mobilitätslösungen werden auf die jeweiligen regionalen Anforderungen und Lebensstile der Kunden zugeschnitten.
Im britischen Werk Burnaston der Toyota Motor Manufacturing UK sind nun die ersten zehn Prototypen des Hilux mit Brennstoffzellenantrieb gefertigt worden. Fünf Fahrzeuge durchlaufen derzeit strenge Feldtests, um Sicherheit, Leistung, Funktionalität und Haltbarkeit zu beurteilen. Dazu werden Daten aus Testfahrten unter realen Bedingungen gesammelt. Fünf weitere Fahrzeuge sind für Demonstrationszwecke bei Kunden und Medien im Einsatz, unter anderem auch bei den kommenden Olympischen und Paralympischen Spielen in Paris. Indem Toyota Kunden mit der Wasserstoff-Brennstoffzellentechnologie vertraut macht, legt das Unternehmen den Grundstein für eine erfolgreiche Zukunft des Transportsektors mit dieser Technologie.
Die gesammelten Erkenntnisse aus dem Hilux Projekt sollen zusammen mit der über 30-jährigen Forschungs- und Entwicklungsarbeit von Toyota auf dem Gebiet der Wasserstofftechnik zur nächsten Generation der Brennstoffzellentechnologie beitragen. Diese werden sich durch längere Lebenszyklen, größere Reichweite und deutlich geringere Kosten auszeichnen.
Toyota schätzt, dass Europa bis 2030 einer der größten Märkte für Brennstoffzellen sein wird, mit kontinuierlichem Wachstum in den Bereichen Mobilität und Energiegewinnung. Daher kündigte Toyota Motor Europe (TME) im Dezember 2023 die „Hydrogen Factory Europe“ an, um hier die Verbreitung von Wasserstoff-Ökosystemen und -Infrastrukturen zu fördern. Hier spielt auch das Projekt Hilux mit Brennstoffzellenantrieb eine wichtige Rolle.
Fahrzeugprofil
Der Prototyp des Hilux mit Brennstoffzellenantrieb basiert auf dem legendären Pick-up, dessen Name seit Jahrzehnten für Qualität, Langlebigkeit und Zuverlässigkeit steht.
Seit seiner Markteinführung im Jahr 1968 hat der Hilux immer wieder seine Unbesiegbarkeit bewiesen: Er hat den Nordpol, isländische Vulkane und den antarktischen Kontinent bezwungen und drei Siege bei der Rallye Dakar errungen. Der Hilux mit Brennstoffzellenantrieb behält diese kompromisslose DNA bei und blickt gleichzeitig in eine CO2-neutrale Zukunft.
Rein äußerlich ist der Prototyp nicht vom serienmäßigen Hilux zu unterscheiden; die Abmessungen bleiben unverändert bei 5.325 x 1.855 x 1.810 Millimeter (L x B x H). Unter der Haube arbeitet der bereits im Toyota Mirai erprobte Brennstoffzellenantrieb. Dieser bewährt sich seit fast einem Jahrzehnt im kommerziellen Einsatz – seit Toyota die erste Generation der Brennstoffzellen-Limousine im Jahr 2015 auf den Markt brachte.
Im Hilux hat der Brennstoffzellenantrieb eine Reichweite von bis zu 600 Kilometern – mehr als mit einem batterieelektrischen Antrieb erreicht werden könnte. Dank des geringen Gewichts von Wasserstoff wird im Vergleich zu anderen emissionsfreien Alternativen eine höhere Nutzlast und mehr Anhängelast erreicht.
Der Wasserstoff wird in drei Hochdrucktanks mit jeweils 2,6 Kilogramm Fassungsvermögen gespeichert. Diese sind im Leiterrahmen-Fahrgestell des Pick-ups verbaut. Die Polymerelektrolytbrennstoffzelle enthält 330 Zellen und ist direkt über der Vorderachse angeordnet. Der Hilux mit Brennstoffzellenantrieb wird über einen Elektromotor über die Hinterachse angetrieben. Das Aggregat liefert eine Leistung von 134 kW (182 PS) und ein maximales Drehmoment von 300 Nm. Als Emission entsteht während der Fahrt lediglich Wasserdampf.
Ein Teil des von der Brennstoffzelle erzeugten Stroms wird in einer Lithium-Ionen-Batterie zwischengespeichert, die unter der Ladefläche im Heck des Pick-ups direkt über den Wasserstofftanks untergebracht ist, sodass kein Platz in der Fahrerkabine eingebüßt wird.
Projektübersicht
Das Projekt begann Anfang 2022 mit einer Machbarkeitsstudie, durchgeführt von TMUK und TME. Anschließend sicherte die britische Regierung Finanzmittel zu, bereitgestellt über das Advanced Propulsion Centre, eine gemeinnützige Organisation, die die Entwicklung sauberer Technologien und neuer Mobilitätskonzepte unterstützt. So konnte ab dem 1. Juli 2022 ein intensives Design- und Entwicklungsprogramm mit den Konsortialpartnern Ricardo, ETL, D2H Advanced Technologies, Thatcham Research und zusätzlicher Unterstützung durch die Toyota Motor Corporation (TMC) gestartet werden.
Die Fertigung der Komponenten erfolgte zwischen Februar und Mai 2023 vor dem Bau des ersten Prototyps, der nach den strengen Toyota Produktionsprinzipien in einem speziellen Bereich im Werk von TMUK erfolgte. Das Konstruktions- und Entwicklungsunternehmen Ricardo unterstützte Toyota Manufacturing UK dabei.
Der eigentliche Prototypenbau begann im Juni 2023. Das erste Fahrzeug wurde in gerade einmal drei Wochen fertiggestellt. Weitere neun Prototypen wurden bis Jahresende 2023 gefertigt und durchliefen Prüfstands- und Tests auf speziellen Strecken.
Die insgesamt zehn Prototypen werden nun im Rahmen von Feld- und Kundentests erprobt, was die letzte Phase dieses Forschungs- und Demonstrationsprojekts für den Hilux mit Brennstoffzelle darstellt.
Wasserstofflösungen von Toyota
Toyota begann mit der Entwicklung von Wasserstoff-Brennstoffzellen bereits im Jahr 1992. Seitdem hat das Unternehmen sein Wissen über diese Technologie kontinuierlich erweitert und deren Einsatz in unterschiedlichsten Mobilitätsanwendungen gefördert; aktuell gibt es europaweit über 20 Partner, mit denen Toyota Wasserstoffanwendungen realisiert.
Dies umfasst einen Fünfjahresversuch mit wasserstoffbetriebenen Lkw, um die CO2-Bilanz in der Logistik von Toyota zu verbessern und die weitere Entwicklung einer nachhaltigen Wasserstoffinfrastruktur in ganz Europa zu fördern.
Seit Juli 2021 baut Toyota gemeinsam mit seinem Partner CaetanoBus auch Brennstoffzellenbusse. Das französische Unternehmen GCK, das sich für saubere Mobilität einsetzt, nutzt die Brennstoffzellenmodule von Toyota, um zehn Dieselbusse in emissionsfreie Fahrzeuge umzurüsten und während der Olympischen und Paralympischen Spiele in Paris über 5.000 Besucher zu befördern.
Durch die Partnerschaft mit dem norwegischen Unternehmen Corvus wurde eines der sichersten und fortschrittlichsten Brennstoffzellensysteme für Schiffe entwickelt. Außerdem arbeitete Toyota eng mit Energy Observer zusammen, um die erste wasserstoffbetriebene, emissionsfreie Yacht zu entwickeln, die sich autark mit Energie versorgen kann.
Brennstoffzellen von Toyota werden auch für nicht-mobile Anwendungen eingesetzt. So bilden die modularen Brennstoffzellen die Grundlage für die GEH2 genannten Generatoren des Partnerunternehmens EODev (Energy Observer Developments). Im Mai 2021 erleuchteten diese Generatoren den Eifelturm in Paris mit grünem, nachhaltigem Licht – buchstäblich und im übertragenen Sinne.
Die Entwicklung von Toyota im Bereich Brennstoffzelle
Auf Grundlage seiner langjährigen Erfahrungen entwickelt Toyota die nächste Generation von Wasserstoff-Brennstoffzellen. Diese Technologie soll sich durch längere Lebenszyklen und geringere Kosten auszeichnen und dadurch branchenweit Maßstäbe setzen.
Seit 1992 entwickelt Toyota die Technologie kontinuierlich weiter. 2015 wurde mit dem Mirai die weltweit erste in Großserie gefertigte wasserstoffbetriebene Limousine vorgestellt, die mit Brennstoffzellen der ersten Generation von Toyota ausgestattet war. Fünf Jahre später folgte die zweite Generation mit einer Reichweite von rund 650 Kilometern und damit 30 Prozent mehr als der Vorgänger.
Um das Potenzial der Technologie auch über die Grenzen der Automobilbranche hinweg zu nutzen, hat Toyota seine Brennstoffzellen in einer kompakten modularen Form neu verpackt. Die Hauptkomponenten – der Brennstoffzellenstack sowie die Komponenten für die Luftzufuhr, die Wasserstoffversorgung, die Kühlung und die Leistungsregelung – sind in einem kompakten Modul integriert, das sich leicht an eine Vielzahl von Produkten und Anwendungen anpassen lässt. Diese Module sind in einer Box oder in einem flachen, rechteckigen Format erhältlich, um eine größere Flexibilität und eine leichtere Anpassung an neue Anwendungen zu ermöglichen.
Die Brennstoffzellenmodule werden in Europa im Forschungs- und Entwicklungszentrum von TME in Belgien montiert. Dort befindet sich eine Linie, die fortschrittliche Technologien mit hochwertiger Montage kombiniert. Künftig wird hier, in der Hydrogen Factory Europe, eine immer größere Anzahl von Brennstoffzellensystemen hergestellt, die eng mit den anderen Wasserstoffaktivitäten von Toyota verbunden sind. Auf diese Weise werden eine globale Reichweite und ein globaler Service sichergestellt.
Ein zentrales Element im Plan von Toyota für die verstärkte Nutzung von Wasserstoff ist die neue Generation von Brennstoffzellen, die sich derzeit in der Entwicklung befindet und deren Markstart für 2026 bis 2027 geplant ist. Diese Systeme werden eine höhere Leistungsdichte und eine um voraussichtlich 20 Prozent höhere Reichweite bieten. Durch technische Weiterentwicklungen und höhere Produktionsmengen lassen sich zudem die Kosten um mehr als ein Drittel senken.
Weitere Forschungsprojekte befassen sich mit dem Potenzial skalierbarer Brennstoffzellenstacks mit unterschiedlicher Leistung und der Konstruktion von Brennstofftanks mit komplexen Formen, die für unterschiedliche Fahrzeuggrößen kompatibel sind.
Die Partner des Konsortiums
Toyota Motor Manufacturing UK (TMUK)
Neben seinem Motorenwerk in Deeside, Wales, fertigt Toyota Motor Manufacturing UK (TMUK) in seinem Werk in Burnaston, England, den Toyota Corolla als fünftüriges Schrägheckmodell und Kombi. Das Werk nahm 1992 den Betrieb auf und war später der erste Standort außerhalb Japans, an dem Toyota Hybridmodelle herstellt. Bis heute hat Toyota mehr als 2,75 Milliarden Pfund in seine britischen Fertigungsbetriebe investiert. Heute beschäftigt TMUK mehr als 3.000 Mitarbeiter und sichert durch sein umfangreiches Zulieferernetz viele weitere Arbeitsplätze.
Ricardo
Das global agierende Ingenieur- und Umweltberatungsunternehmen hat sich auf die Bereiche Transport, Energie und knappe Ressourcen spezialisiert. Ricardo unterstützt die technische Integration der Brennstoffzellenkomponenten in das Chassis des Hilux.
ETL
European Thermodynamics liefert thermische Lösungen mit hoher Integrität durch herausragendes Design und Innovation. Das Unternehmen arbeitet beim Hilux mit Brennstoffzellenantrieb bei der Integration moderner Wärmemanagementlösungen mit.
D2H
Die D2H-Unternehmensgruppe bietet hochtechnologische Ingenieurdienstleistungen in den Bereichen Simulation, Modellierung, Aerodynamik, Thermodynamik und Design für den Motorsport sowie andere Branchen und Bereiche an. Ihr thermodynamisches Fachwissen ist für das Projekt von entscheidender Bedeutung.
Thatcham Research
Thatcham Research wurde 1969 von der Kfz-Versicherungsbranche gegründet, um die Kosten für Versicherungsansprüche zu senken und die Sicherheitsstandards aufrechtzuerhalten. Thatcham Research unterstützt das Projekt in Bezug auf die Crashsicherheit und die Versicherungseinstufung.
The Toyota Hilux with fuel cell drive has reached the testing and demonstration phase. Previously, the first ten units of the pickup truck were manufactured at Toyota Motor Manufacturing UK’s British factory. The model was presented to the public for the first time in September 2023.
With the Hilux with fuel cell drive, Toyota is taking another step towards climate neutrality. With the project, the company is underpinning its multi-path approach, which includes different drive concepts for different needs and markets – from hybrid and plug-in hybrid vehicles to pure electric cars to fuel cell models and combustion engines with e-fuels. The different mobility solutions are tailored to the respective regional requirements and lifestyles of the customers.
The first ten prototypes of the Hilux with fuel cell drive have now been manufactured at Toyota Motor Manufacturing UK’s Burnaston plant in the UK. Five vehicles are currently undergoing rigorous field testing to assess safety, performance, functionality and durability. For this purpose, data from test drives under real conditions is collected. Five additional vehicles are in use for demonstration purposes by customers and the media, including at the upcoming Olympic and Paralympic Games in Paris. By familiarizing customers with hydrogen fuel cell technology, Toyota is laying the foundation for a successful future of the transportation sector with this technology.
The knowledge gained from the Hilux project, together with Toyota’s over 30 years of research and development work in the field of hydrogen technology, is intended to contribute to the next generation of fuel cell technology. These will be characterized by longer life cycles, greater range and significantly lower costs.
Toyota estimates that Europe will be one of the largest markets for fuel cells by 2030, with continued growth in mobility and energy production. Therefore, Toyota Motor Europe (TME) announced “Hydrogen Factory Europe” in December 2023 to promote the spread of hydrogen ecosystems and infrastructures here. The Hilux project with fuel cell drive also plays an important role here.
Vehicle profile
The fuel cell-powered Hilux prototype is based on the legendary pick-up, whose name has stood for quality, durability and reliability for decades.
Since its launch in 1968, the Hilux has proven its invincibility time and time again: it has conquered the North Pole, Icelandic volcanoes, the Antarctic continent and won three victories in the Dakar Rally. The fuel cell-powered Hilux maintains this uncompromising DNA while looking towards a CO2-neutral future.
From a purely external point of view, the prototype cannot be distinguished from the standard Hilux; the dimensions remain unchanged at 5,325 x 1,855 x 1,810 millimeters (L x W x H). The fuel cell drive that has already been tested in the Toyota Mirai works under the hood. This has proven itself in commercial use for almost a decade – since Toyota brought the first generation of the fuel cell sedan onto the market in 2015.
In the Hilux, the fuel cell drive has a range of up to 600 kilometers – more than could be achieved with a battery-electric drive. Thanks to the low weight of hydrogen, a higher payload and more towing capacity is achieved compared to other emission-free alternatives.
The hydrogen is stored in three high-pressure tanks, each with a capacity of 2.6 kilograms. These are installed in the ladder frame chassis of the pick-up. The polymer electrolyte fuel cell contains 330 cells and is located directly above the front axle. The Hilux with fuel cell drive is powered by an electric motor on the rear axle. The unit delivers an output of 134 kW (182 hp) and a maximum torque of 300 Nm. The only emission produced while driving is water vapor.
Part of the electricity generated by the fuel cell is temporarily stored in a lithium-ion battery, which is housed under the loading area in the rear of the pickup, directly above the hydrogen tanks, so that no space is lost in the driver’s cab.
Project overview
The project began in early 2022 with a feasibility study conducted by TMUK and TME. The UK government then pledged funding through the Advanced Propulsion Centre, a non-profit organization that supports the development of clean technologies and new mobility concepts. An intensive design and development program could be started from July 1, 2022 with the consortium partners Ricardo, ETL, D2H Advanced Technologies, Thatcham Research and additional support from Toyota Motor Corporation (TMC).
The components were manufactured between February and May 2023 before the construction of the first prototype, which was carried out according to strict Toyota production principles in a dedicated area at the TMUK factory. The design and development company Ricardo supported Toyota Manufacturing UK.
The actual prototype construction began in June 2023. The first vehicle was completed in just three weeks. A further nine prototypes were manufactured by the end of 2023 and underwent bench and test tests on special routes.
The total of ten prototypes are now being tested in field and customer tests, which represents the final phase of this research and demonstration project for the Hilux with fuel cell.
Hydrogen solutions from Toyota
Toyota began developing hydrogen fuel cells back in 1992. Since then, the company has continuously expanded its knowledge of this technology and promoted its use in a wide variety of mobility applications; There are currently over 20 partners across Europe with whom Toyota is implementing hydrogen applications.
This includes a five-year trial of hydrogen-powered trucks to reduce the carbon footprint of Toyota’s logistics and support the further development of sustainable hydrogen infrastructure across Europe.
Since July 2021, Toyota has also been building fuel cell buses together with its partner CaetanoBus. French clean mobility company GCK is using Toyota’s fuel cell modules to convert ten diesel buses into zero-emission vehicles and transport over 5,000 visitors during the Paris Olympic and Paralympic Games.
Through the partnership with the Norwegian company Corvus, one of the safest and most advanced fuel cell systems for ships has been developed. Toyota also worked closely with Energy Observer to develop the first hydrogen-powered, zero-emissions yacht that can provide self-sufficient energy.
Toyota fuel cells are also used for non-mobile applications. The modular fuel cells form the basis for the GEH2 generators from the partner company EODev (Energy Observer Developments). In May 2021, these generators illuminated the Eiffel Tower in Paris with green, sustainable light – literally and figuratively.
Toyota’s development in the field of fuel cells
Based on its many years of experience, Toyota is developing the next generation of hydrogen fuel cells. This technology is intended to be characterized by longer life cycles and lower costs, thereby setting standards across the industry.
Toyota has been continuously developing the technology since 1992. In 2015, the Mirai was introduced, the world’s first mass-produced hydrogen-powered sedan equipped with Toyota’s first generation fuel cells. The second generation followed five years later with a range of around 650 kilometers, 30 percent more than its predecessor.
In order to exploit the potential of the technology beyond the boundaries of the automotive industry, Toyota has repackaged its fuel cells in a compact modular form. The main components – the fuel cell stack as well as the air supply, hydrogen supply, cooling and power control components – are integrated into a compact module that can be easily adapted to a wide range of products and applications. These modules are available in a box or flat rectangular format to allow greater flexibility and easier adaptation to new applications.
The fuel cell modules are assembled in Europe at TME’s research and development center in Belgium. There is a line that combines advanced technologies with high-quality assembly. In the future, an increasing number of fuel cell systems will be manufactured here, in Hydrogen Factory Europe, which are closely linked to Toyota’s other hydrogen activities. This ensures global reach and service.
A key element in Toyota’s plan for increased use of hydrogen is the new generation of fuel cells, which is currently in development and is scheduled to launch in 2026-2027. These systems will offer higher power density and an expected 20 percent higher range. Technical developments and higher production volumes can also reduce costs by more than a third.
Other research projects address the potential of scalable fuel cell stacks with different power outputs and the design of fuel tanks with complex shapes that are compatible with different vehicle sizes.
The partners of the consortium
Toyota Motor Manufacturing UK (TMUK)
In addition to its engine factory in Deeside, Wales, Toyota Motor Manufacturing UK (TMUK) produces the Toyota Corolla five-door hatchback and station wagon at its factory in Burnaston, England. The factory began operations in 1992 and later became the first location outside Japan for Toyota to produce hybrid models. To date, Toyota has invested more than £2.75 billion in its UK manufacturing operations. Today TMUK employs more than 3,000 people and secures many more jobs through its extensive supplier network.
Ricardo
The global engineering and environmental consulting company specializes in the areas of transport, energy and scarce resources. Ricardo supports the technical integration of the fuel cell components into the chassis of the Hilux.
ETL
European Thermodynamics delivers high integrity thermal solutions through outstanding design and innovation. The company is working on integrating modern thermal management solutions into the Hilux with fuel cell drive.
D2H
The D2H group of companies provides high-tech engineering services in simulation, modeling, aerodynamics, thermodynamics and design for motorsports as well as other industries and areas. Your thermodynamic expertise is crucial to the project.
Thatcham Research
Thatcham Research was founded in 1969 by the motor insurance industry to reduce the cost of insurance claims and maintain safety standards. Thatcham Research supports the project in relation to crash safety and insurance rating.
Quelle / Source: Toyota
