Andere Hersteller verkauf schon Fahrzeuge mit Wasserstoffantrieb und BMW startet mit der Erprobung. Dabei haben die Bajuwaren schon 2002 die ersten 7er Limousinen auf die Straße gebracht, wie luckx – das magazin recherchierte.

Wasserstoff zum Antrieb

Die Flotte von rund einhundert BMW iX5 Hydrogen wurde einer Journalisten-Meute zum Test präsentiert. Nun sollen die Fahrzeuge international für Demonstrations- und Erprobungszwecke von verschiedene Zielgruppen genutzt werden. Ausgewählte Testgruppen, die nicht an der Entwicklung beteiligt waren, können sich erstmals einen unmittelbaren Eindruck von den Eigenschaften des BMW iX5 Hydrogen verschaffen.

„Wasserstoff wird als vielseitige Energiequelle eine Schlüsselrolle bei der Energiewende und damit beim Klimaschutz spielen“, so Oliver Zipse, Vorstandsvorsitzender der BMW AG. „Denn er ist eine der effizientesten Möglichkeiten, erneuerbare Energien zu speichern und zu transportieren. Wir sollten dieses Potenzial nutzen, um auch die Transformation des Mobilitätssektors zu beschleunigen. Wasserstoff ist das fehlende Puzzleteil für emissionsfreie Mobilität, denn eine einzige Technologie wird nicht ausreichen, um klimaneutrale Mobilität weltweit zu ermöglichen.“

BMW iX5 Hydrogen

Der auf Basis des aktuellen BMW X5 entwickelte BMW iX5 Hydrogen wurde auf der IAA 2019 erstmals als Konzeptidee präsentiert. Auf der IAA Mobility 2021 waren erste Prototypen als Shuttlefahrzeug für Fahrgäste erlebbar. Mit der Entwicklung der Wasserstoff-Brennstoffzellen-Technologie als zusätzliche Option für lokal emissionsfreie individuelle Mobilität wollen die Münchner eine weitere Technologie anbieten. Das ist und war schon lange überfällig.

Im eigenen Kompetenzzentrum für Wasserstoff in München produziert BMW die Brennstoffzellensysteme der Pilotflotte. Diese Technologie zählt zu den Kernkomponenten im BMW iX5 Hydrogen und verfügt über eine kontinuierliche hohe Leistung von 125 kW/170 PS. In der Brennstoffzelle findet die chemische Reaktion zwischen dem gasförmigen Wasserstoff aus den Tanks und dem Sauerstoff aus der Umgebungsluft statt. Für eine hohe Effizienz des Antriebs ist eine gleichmäßige Versorgung der Membran in der Brennstoffzelle mit den beiden Medien entscheidend. Neben technologischen Analogien zum Verbrennungsmotor wie Ladeluftkühler, Luftfilter, Steuergeräten und Sensorik, hat BMW für das neue Brennstoffzellensystem auch spezielle Wasserstoff-Komponenten entwickelt. Dazu gehören beispielsweise der hochdrehende Kompressor mit Turbine oder eine Hochvolt-Kühlmittelpumpe.

Technologie

Die einzelnen Brennstoffzellen werden von der Toyota Motor Corporation geliefert. Beide Unternehmen blicken auf eine langjährige, vertrauensvolle Zusammenarbeit zurück und arbeiten bereits seit 2013 bei Brennstoffzellenantrieben zusammen. Auf Basis der einzelnen Zellen erfolgt die Herstellung der Brennstoffzellensysteme in zwei wesentlichen Schritten. Zunächst werden die einzelnen Brennstoffzellen zu einem sogenannten Brennstoffzellen-Stack gestapelt. Im nächsten Schritt findet die Montage aller weiteren Komponenten zu einem vollständigen Brennstoffzellensystem statt. Das sogenannte „Stacking“, also das Stapeln der Brennstoffzellen, ist ein weitgehend automatisierter Prozess. Nachdem die einzelnen Komponenten auf Beschädigungen kontrolliert werden, wird der Stack mit fünf Tonnen Kraft maschinell verpresst und mit einem Gehäuse versehen. Das Stack-Gehäuse wird in der Leichtmetallgießerei im BMW Werk Landshut im sogenannten Sandguss-Verfahren gefertigt.

Dabei wird, in einem eigens für die Kleinserie ausgelegten Verfahren, flüssiges Aluminium in eine Form aus verdichtetem, mit Harz geformtem Sand gegossen. Auch die Mediendruckplatte, die Wasserstoff und Sauerstoff dem Brennstoffzellenstapel zuführt, besteht aus Kunststoff- und Leichtmetallgussteilen des Landshuter Werks. Die Mediendruckplatte schließt das Stack-Gehäuse gas- und wasserdicht ab. In der Endmontage des Brennstoffzellen-Stacks gehören neben einem Spannungstest umfassende Tests der chemischen Reaktion innerhalb der Zellen. Abschließend werden alle Komponenten im Montagebereich zu einem Gesamtsystem zusammengefügt.

Montage

Bei der Systemmontage werden weitere Komponenten wie der Kompressor, die Anode und Kathode des Brennstoffzellen Systems, die Hochvolt-Kühlmittelpumpe und der Kabelbaum montiert. In Kombination mit einer hochintegrierten Antriebseinheit der fünften Generation der BMW eDrive Technologie (E-Maschine, Getriebe und Leistungselektronik zusammengefasst in einem kompakten Gehäuse) auf der Hinterachse und einer eigens für dieses Fahrzeug entwickelten Leistungsbatterie mit Li-Ionen Technologie, bringt der Antriebsstrang des Fahrzeugs eine maximale Leistung von 295kW / 401PS auf die Straße. In Schub- und Bremsphasen übernimmt die E-Maschine außerdem die Funktion eines Generators, der Energie in eine Leistungsbatterie zurückspeist.

Schneller Tankvorgang

Wasserstoff kann schnell getankt werden. Der zur Versorgung der Brennstoffzelle benötigte gasförmige Wasserstoff wird in zwei 700- bar-Tanks aus carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK) gespeichert. Gemeinsam fassen sie sechs Kilogramm Wasserstoff, mit dem der BMW iX5 Hydrogen eine Reichweite von 504 km im WLTP Zyklus erreicht. Das Betanken der Wasserstoff-Tanks beansprucht nur drei bis vier Minuten, sodass der BMW iX5 Hydrogen mit wenigen und noch dazu kurzen Zwischenstopps auch auf langen Strecken Mobilität vermittelt.