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10 Trends, die die Herstellung von Nutzfahrzeugen im nächsten Jahrzehnt beeinflussen werden

January 21, 2020

In den 2010er Jahren gab es schnell voranschreitende technische Fortschritte und globale wirtschaftliche Veränderungen, die einen großen Einfluss auf Produktion, Verkaufszyklen und die Möglichkeiten in Transport, Landwirtschaft, Bau, Bergbau und Stromerzeugung hatten.

Was werden die nächsten zehn Jahre bringen? Hier ein Ausblick.


WAS KOMMT IN DEN 2020ER JAHREN

1. Die Elektrifizierung wird weiter voranschreiten, aber nicht überhandnehmen.

2. Viskotechnologie wird zur primären Methode für Motorkühlung für Entwicklungsingenieure oder Servicetechniker werden.

3. Emissionsvorgaben werden verschärft werden, aber es besteht Hoffnung auf Harmonisierung.

4. Emissionen werden nicht der einzige Umweltfaktor sein, den Hersteller berücksichtigen müssen.

5. Der Markt für kompakte Baumaschinen wird sprunghaft wachsen.

6. Mehr neue Nutzfahrzeuge werden mit Wasserstoff angetrieben werden.

7. Der Aufstieg von selbstfahrenden Fahrzeugen wird sich fortsetzen.

8. Es wird mehr Versuche mit und eine verstärkte Nutzung von alternativen Kraftstoffen für bestehende Motoren geben.

9. Der Zugang zu Ersatzteil-Service-Schulungen wird einfacher und technisch weiter fortgeschritten als je zuvor werden.

10. Diesel wird nicht verschwinden.


1. DIE ELEKTRIFIZIERUNG WIRD WEITER VORANSCHREITEN, ABER NICHT ÜBERHANDNEHMEN.

Zum möglicherweise gängigsten Schlagwort der Branche sagt Dave Hennessy, Hortons Vice President of Research and Development, häufig: „Elektrifizierung ist der größte Trend, der auf uns zukommt. Die Frage ist nur, in welcher Form?“

Sowohl im On-Highway- als auch im Off-Highway-Bereich ist sie in vielen Bereichen bereits angekommen. Lkw-Hersteller haben sich intensiv mit dem Thema elektrisch angetriebener Sattelschlepper beschäftigt und Daimler hat Anfang des Jahres den „eCascadia“-Lastwagen angekündigt, dessen Produktion 2021 beginnen soll. Volvo wird bereits im März 2020 mit der Produktion von Elektro-Lastwagen in Europa beginnen.

Aber Fernlastwagen, die schwere Güter befördern, benötigen viel Strom, der bei Beibehaltung einer konstanten Geschwindigkeit schwer zu regenerieren ist. Start-Stopp-Anwendungen mit kurzen Aktionsradien wie beispielsweise kompakte Baumaschinen und kleinere Lieferwagen (z. B. UPS oder Amazon) können schnell Bremskraft gewinnen und Energie zurückhalten. Das ist der Grund dafür, dass Volvo, Caterpillar und andere Off-Highway-Hersteller bereits elektrisch angetriebene Kompaktmaschinen vorgestellt haben und planen, dies in den kommenden Jahren auszuweiten.

Einfach nur Wege dafür zu finden, schweres Gerät per Batterie anzutreiben, ist jedoch nur der Anfang. Damit sich Elektrifizierung in der Breite durchsetzen kann, ist eine Überholung der gesamten Infrastruktur erforderlich – Ladestationen, massive Flottenumstellungen etc. Ladezyklen werden auch Einfluss auf Lieferzyklen haben.

Niemand bezweifelt, dass es dazu kommen wird. Aber Experten wie Dave Hennessy vermuten, dass es mehr als 10 Jahre in Anspruch nehmen wird.

Bis zum Ende des Jahrzehnts werden Ihre Amazon-Bestellungen vermutlich mit E-Fahrzeugen geliefert. Vielleicht bringt Sie ein E-Bus zu Ihrem Flugzeug. Aber der Großteil der Lastwagen auf unseren Straßen wird weiterhin von Verbrennungsmotoren angetrieben werden. Und ehe Lastwagen komplett elektrisch angetrieben werden, wird eine Welle von Hybridfahrzeugen – viele in 48 V – erwartet, wie sie aktuell bereits auf dem Automobilmarkt beobachtet werden kann.

Das North American Council for Freight Efficiency legt verschiedene Argumente für und gegen batterieelektrische Nutzfahrzeuge dar und identifiziert Gewicht, Kosten und Infrastruktur als die drei Kernpunkte.

electrification engine cooling systems viscous
Im Bereich Elektrifizierung sind Gewicht, Kosten und Infrastruktur die drei wichtigsten Aspekte.

„In einzelnen Marktsegmenten wird sich die Umstellung über Jahrzehnte hinziehen, in denen es parallel traditionelle Benzin- und Dieselantriebe und andere Antriebe mit alternativen Kraftstoffen geben wird und auch neue Technologien wie Brennstoffzellen und Hybride am Wettbewerb teilnehmen werden,“ besagt ein aktueller NACFE-Bericht zum Thema Realisierbarkeit von Elektroantrieben. „Gemischte Flotten (inkl. Diesel, Erdgas, Hybrid und Elektroprodukte), optimiert für spezielle Strecken und Auslastungsgrade, werden bis einschließlich 2050 die Norm sein.“

Ein ähnlicher Trend wird für die Bauindustrie, Landwirtschaft, den Bergbau und andere Off-Road-Bereiche erwartet.

„Dasselbe erwarten wir auf den Off-Highway-Märkten,“ erklärt Blake Harris, Produktmanager Off-Highway bei Horton. „Anwendungen mit kürzeren Aktionsradien und geringeren Energieanforderungen (Gabelstapler, kompakte Baugeräte, Flughafenschlepper) werden als erste elektrisch angetrieben werden, während Anwendungen mit hohem Energiebedarf und großen Aktionsradien zuletzt kommen werden (Zugmaschinen). Im Zwischenbereich werden wir einen Anstieg bei Hybridantrieben verzeichnen (Lader, Bagger, Off-Road-Hebevorrichtungen).“

2. VISKOTECHNOLOGIE WIRD ZUR PRIMÄREN METHODE FÜR MOTORKÜHLUNG FÜR ENTWICKLUNGSINGENIEURE ODER SERVICETECHNIKER WERDEN.

Während die Elektrifizierung – d. h. im Bereich Motorkühlung die Bereitstellung eines Luftstroms über Elektrizität – im Kommen ist, ist das Zeitalter der Viskolüfterkupplungen mit variabler Drehzahl bereits angebrochen. Durch die Regulierung des Flusses an Silikonöl innerhalb der Kupplung, regulieren diese exakt, wie schnell der Motorlüfter gedreht werden muss. Die modernsten unter ihnen, wie Hortons RCV250 für Sattelschlepper-Motorkühlsysteme und RCV2000 für große Bergwerkförderlastwagen u. Ä, kommunizieren direkt mit dem Computer des Motors, um zu bestimmen, wie viel Kühlung erforderlich ist.

Die Bereitstellung der exakt richtigen Menge an Luftfluss innerhalb eines Motorkühlsystems bietet die folgenden Vorteile für ältere Technologien:

  • Kraftstoffeffizienz: Indem nur die tatsächlich benötigte Kühlung bereitgestellt wird, können durch die Viskotechnologie Motoren mehr Leistung für die Bewegung der Kolben und weniger für die Regulierung der Temperatur zur Verfügung stellen.
  • Geringere Umweltbelastung: Je effizienter ein Motor gekühlt wird, desto weniger Feinstaub gelangt in die Luft, was zu einer deutlichen Senkung der CO2-Emissionen führen kann.
  • Geringere Geräuschentwicklung: In der Zukunft wird es in den USA strengere Regelungen im Bereich Lärmbelästigung geben, was in Europa bereits der Fall ist. Je geringer die Drehzahl eines Lüfters, desto weniger Lärm erzeugt die Maschine (siehe Nr. 4 auf dieser Liste).
  • Umgang mit den Elementen: Einfachere Starts bei kaltem Wetter und schnellere Reaktionen auf extreme wetterbedingte Temperaturveränderungen.

Die EU-Transportindustrie hat im vergangenen Jahrzehnt vorrangig auf Viskotechnologie gesetzt und es wird erwartet, dass US-Hersteller mit neuen Modellen nachziehen. In den Bereichen Bau, Bergbau und Landwirtschaft wird die Visko-Motorkühlungstechnologie bereits zur Norm.

Jedoch werden Lüfterkupplungen mit Umschaltautomatik wie Horton DM Advantage uns noch lange erhalten bleiben. Einige Lastwagen-Antriebe sind 90 % der Zeit abgeschaltet und laufen mit niedrigen Antriebsdrehzahlen, sodass eine Lösung mit variabler Drehzahl keine vergleichbaren Einsparungen liefern würde. Lüfterkupplungen mit Umschaltautomatik sind einfach einzubauen, können umgebaut werden und müssen nicht wie Viskokupplungen programmiert werden.

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3. EMISSIONSVORGABEN WERDEN VERSCHÄRFT WERDEN, ABER ES BESTEHT HOFFNUNG AUF HARMONISIERUNG.

Emissionsvorgaben und die massiven Veränderungen, die diese mit sich bringen, werden sich in den nächsten zehn Jahren verstärken und Lieferanten, Hersteller, Endverbraucher und Regierungen arbeiten gemeinsam an der Senkung des CO2-Fußabdrucks der Branche.

International gesehen bedeutet das deutlich mehr Harmonisierungsbedarf. Seit 2012 befindet sich die EU auf der sechsten Stufe ihrer Vorgaben für Schwerlast-Dieselmotoren. Die Umsetzung der Vorgaben für Treibhausgasemissionen für Nutzfahrzeuge und Busse in den USA befindet sich im Anfangsstadium der zweiten Phase und wird bis 2027 voll durchgeführt sein.

Abseits der Straße befindet sich die EU aktuell auf Stufe V für nicht am Straßenverkehr teilnehmende bewegliche Arbeitsmaschinen; bis 2021 werden die entsprechenden Vorgaben komplett umgesetzt sein. Unterdessen befinden sich die USA seit 2015 auf Stufe 4 ihrer Stickstoff- und Feinstaub-Emissionsstandards, wobei keine baldigen Aktualisierungen erwartet werden.

Dann gibt es noch Kalifornien.

Seit den 1960ern ausgenommen aus der Verordnung zur Luftreinhaltung der US-Umweltschutzbehörde (EPA), verfolgen Kalifornien und eine Reihe anderer Bundesstaaten strengere Emissionsvorgaben als der Rest des Landes. Diese folgen dem europäischen Beispiel üblicherweise schneller als der Rest der USA; die EU-Vorgaben sind den nordamerikanischen Vorgaben meist rund 10 Jahre voraus.

Während die Normen in den USA und in Europa sich stetig verschärfen, haben Industrienationen wie China und Japan ihre eigenen Normen. Im Zuge der fortschreitenden Globalisierung der Wirtschaft und großer Transportunternehmen wird es sowohl Herstellern als auch Regierungen obliegen, die Anforderungen zu optimieren. So können Produktionsstätten effizienter skalieren und die globalen kollektiven Transportbedürfnisse besser bedienen.

Mit Abkommen wie dem Übereinkommen von Paris der Vereinten Nationen sind wir auf einem guten Weg. Das California Air Resources Board (CARB) und die EPA planen bis 2027, Vorgaben ähnlich der aktuell in Kalifornien gültigen Vorgaben umzusetzen.

Unterdessen werden Lkw-, Zugmaschinen- und Stromerzeugerhersteller weiterhin nach Möglichkeiten suchen, um Emissionen zu senken – einschließlich der Nutzung von Lüftern, die sich nur drehen, wenn sie müssen.

Wenigstens gibt es Tools, die Ingenieure nutzen können, um Emissionsvorgaben zu verstehen. Das Greenhouse Gas Emissions Model (GEM) der EPA ist eine Desktopanwendung, die Emissionen und Kraftstoffeffizienz basierend auf bestimmten Kriterien von Schwerlastfahrzeugen schätzt. Die EU hat ein ähnliches Programm namens Vehicle Energy Consumption Calculator (VECTO).

Laut VECTO erzielt eine an einer Kurbelwelle angebrachte elektrische Viskolüfterkupplung den niedrigsten Emissions-Score für ein Kühlerpaket – was in diesem Fall eine gute Sache ist.

4. EMISSIONEN WERDEN NICHT DER EINZIGE UMWELTFAKTOR SEIN, DEN HERSTELLER BERÜCKSICHTIGEN MÜSSEN.

Die Europäische Kommission schätzt, dass der Anteil der weltweiten Stadtbevölkerung von 55 % in 2018 bis 2050 auf 68 % steigen wird, was einen Anstieg der weltweiten Stadtbevölkerung von fast 50 % darstellt. Der Urbanisierungsgrad in Europa wird Schätzungen zufolge von aktuell 74 % auf 75 % im Jahr 2020 und 83,7 % bis 2050 ansteigen.

Europa nimmt bereits eine Vorreiterstellung darin ein, sicherzustellen, dass Maschinen keine zu große Geräuschbelastung für die Bürger darstellen. Die Outdoor-Richtlinie der EU legt strenge Grenzen für die Geräuschemissionen von zur Verwendung im Freien vorgesehenen Geräten und Maschinen fest.

Aktuell macht die EPA keine Geräuschentwicklungsvorgaben für Fahrzeuge, was sich aber im Laufe der Zeit durch eine stärkere Fokussierung auf das Thema durch Organisationen wie die Occupational Safety and Health Administration ändern könnte.

Auch in diesem Bereich können Lüfterkupplungen mit variabler Drehzahl helfen. Die EU gestattet es Motorproduzenten beispielsweise, Fahrzeuggeräusche bei einer Lüfterleistung von 70 % zu bewerten. Mit einer Viskokupplung bedeutet das ca. ¼ der normalen Geräuschentwicklung – was es Motorentwicklern ermöglicht, Tests zu bestehen, und, wichtiger noch, sicherstellt, dass Kunden und ihre Gemeinden vor Ort belastende Lärmverschmutzung vermeiden.

Kleinere, effizientere Lüfter wie Hortons LS5 können insbesondere in Kombination mit einer Lüfterkupplung mit variabler Drehzahl auch die Geräuschentwicklung senken.

5. DER MARKT FÜR KOMPAKTE BAUMASCHINEN WIRD SPRUNGHAFT WACHSEN.

Laut OEM Off-Highway belief sich der weltweite Markt für kompakte Baumaschinen (Kompaktbagger, Kompaktlader, Kompaktraupenlader und Kompaktradlader) 2017 auf über 10 Milliarden USD und wird vermutlich bis Ende 2025 über 15 Milliarden USD erreichen.

Die Hauptgründe: Vielseitigkeit und Kosteneffizienz.

„Kompaktradlader sind Arbeitsgeräte, die in allen Bereichen einsetzbar sind, von Garten- und Landschaftsbau zu Straßenbau, Tiefbau und Landwirtschaft,“ erklärt Helmut Broy, CE Compact Wheel Loader Business Platform Leader bei Volvo, OEM Off-Highway. „Sie sind unverzichtbare Mehrzweckmaschinen, die für die mannigfaltige Unternehmenslandschaft von heute erforderlich sind.“

6. MEHR NEUE NUTZFAHRZEUGE WERDEN MIT WASSERSTOFF ANGETRIEBEN WERDEN.

Während die Elektrifizierung Fahrt aufnimmt, ist die Wasserstofftechnologie bereits mit Höchstgeschwindigkeit unterwegs. Nikola gibt an, dass die wasserstoffangetriebenen Lastwagen des Unternehmens emissionsfrei sind und auch Unternehmen wie Deutz und Hyundai prüfen entsprechende Möglichkeiten.

Es ist wichtig zu wissen, dass, egal ob ein Fahrzeug mit Diesel, Wasserstoff oder anderweitig angetrieben wird (siehe Punkt Nr. 8 auf dieser Liste), es dennoch dieselbe Kühlung benötigt. Die meisten Lüfterkupplungen werden von der Antriebswelle bzw. dem Computer des Motors angetrieben; Unternehmen wie Horton sind also bestens gerüstet, um diesen Fortschritten zu begegnen.

7. DER AUFSTIEG VON SELBSTFAHRENDEN FAHRZEUGEN WIRD SICH FORTSETZEN.

Unabhängig vom Motorentyp benötigt jede Anwendung einen Bediener.

Auch wenn dieser virtuell ist.

Viele Unternehmen experimentieren weiterhin mit selbstfahrenden Lieferfahrzeugen. Zu den Vorteilen könnten sicherere Straßen und eine verbesserte Kraftstoffeffizienz zählen, der Schritt hin zu fahrerlosen Lastwagen und Baumaschinen liegt jedoch noch in weiter Ferne.

Laut NACFE gab es „in den letzten Jahren wesentliche Fortschritte bei Technologien, mit deren Hilfe Fahrzeuge selbst fahren können. Vorführungen auf der ganzen Welt beweisen, dass dies für alle Fahrzeugarten möglich ist, von Personenkraftwagen bis hin zu vielen Arten von Nutzfahrzeugen, und viele Verbesserungen in den Bereichen Sicherheit, Effizienz und Nutzung mit sich bringen wird.“

8. ES WIRD MEHR VERSUCHE MIT UND EINE VERSTÄRKTE NUTZUNG VON ALTERNATIVEN KRAFTSTOFFEN FÜR BESTEHENDE MOTOREN GEBEN.

Aktuell kennen viele die Werbung von Exxon Mobil, die zeigt, wie der multinationale Öl- und Gaskonzern Algen zur Nutzung als Kraftstoff anbaut. Andere Biokraftstoffe wie Ethanol oder erneuerbare Ressourcen wie die durch das Fischer-Tropsch-Verfahren gewonnenen senken nicht nur Emissionen, sondern können auch für sofortige Ergebnisse in aktuellen Motoren verwendet bzw. aktuellen Kraftstoffen beigefügt werden.

Manufacturers and distributors can expect even more experimentation with alternative fuels in the next decade.
Hersteller und Lieferanten können im nächsten Jahrzehnt weitere Versuche mit alternativen Kraftstoffen erwarten.

Andere Branchen wie beispielsweise die Abfallindustrie haben Möglichkeiten gefunden, um Methan aus Abfall zur Gewinnung von synthetischen, erneuerbaren Kraftstoffen zu nutzen.

Warum ist das wichtig? Laut OEM Off-Highway müssen die von Straßenfahrzeugen ausgestoßenen fossilen CO2-Emissionen im Laufe der nächsten 30 Jahre auf beinahe null gesenkt werden, um die Forderung des Übereinkommens von Paris nach einer Begrenzung der Erderwärmung auf 2 °C gegenüber vorindustriellen Werten zu erfüllen. Jedoch ist rund die Hälfte der Fahrzeuge, die in 10 Jahren auf den Straßen sein werden, bereits verkauft, was nachrüstbare Technologien umso wichtiger macht.

9. DER ZUGANG ZU ERSATZTEIL-SERVICE-SCHULUNGEN WIRD EINFACHER UND TECHNISCH WEITER FORTGESCHRITTEN ALS JE ZUVOR WERDEN.

Im On-Highway-Aftermarkt sind Präsenzschulungen und Onlineschulungen die Norm. So können Lieferanten Technikern und Händlern leicht vermitteln, wie ihre Produkte zu warten sind.

Dies wird in der Zukunft noch einfacher werden.

Im Zeitalter des YouTube-Mechanikers gibt es eine steigende Nachfrage nach einfachen, leicht verständlichen Videoschulungen. Davon wird es in Zukunft noch mehr geben, in Kombination mit möglichen digitalen Lösungen, die noch weiter in die Tiefe gehen.

Augmented Reality – Technologie, die ein computergeneriertes Bild über die Ansicht der realen Welt eines Nutzers legt – und Virtual Reality – vollständig immersive 3D-Simulationen, mit denen Nutzer scheinbar real und physisch interagieren können – werden günstiger und besser akzeptiert. Bis 2030 werden möglicherweise zumindest einige Werkstätten diese Werkzeuge nutzen, um mit der sich kontinuierlich weiterentwickelnden Lastwagentechnologie Schritt zu halten.

10. DIESEL WIRD NICHT VERSCHWINDEN.

Ganz im Gegenteil.

Während einige geopolitische Faktoren die Herstellung insgesamt beeinflusst haben, bleibt die Dieselherstellung weiterhin stark, insbesondere in den USA. Die jüngsten Dieseltechnologien kommen immer näher an Nullemissionen heran und die Anzahl der Arbeitsplätze in diesen Branchen wächst kontinuierlich.

Das US-Büro für Arbeitskräftestatistiken geht von einem künftigen Anstieg der Anzahl der Arbeitsplätze von 5 % pro Jahr aus.

Auch wenn es unmöglich ist, die Zukunft vorherzusagen, lässt sich eines mit Sicherheit behaupten: Auch im kommenden Jahrzehnt wird es viele Veränderungen geben. Diejenigen, die Schritt halten, werden Technologien und Komponenten identifiziert haben, die ihren Applikationen helfen, effizienter zu laufen und gleichzeitig die Welt zu einem sichereren Ort zum Leben und Arbeiten machen.