Mit viel Energie und Finanzmittel wird die emissionsfreie Mobilität vorangetrieben. Dazu gehört auf der einen Seiten die Elektromobilität und auf der anderen Seite der Wasserstoffantrieb. Doch beides ist untrennbar miteinander verbunden. Denn der Fahrzeugantrieb erfolgt bei beiden Systemen mit Elektromotoren. Nur die Energiespeicher unterscheiden sich voneinander. Luckx – das magazin hat sich informiert.

Energiewende

Die Energienutzung bei der individuellen Mobilität setzt heute immer auf auf konventionellen Antrieben wie Diesel und Benzin. Der Antrieb mit Gas spielt eine eher untergeordnete Rolle. Doch die alternativen Antrieben mit Strom und Wasserstoff sollen nun endlich auf die Straße kommen. War Ende 2020 die Nachfrage nach E-Autos relativ groß, flachte sie im erste Quartal 2021 ab. Potentielle Käufer sind immer noch verunsichert wegen der unzureichenden Reichweite und der fehlenden Ladestationen. Darüber hinaus wollen jetzt schon einige Stromanbieter die Fahrer richtig zur Kasse bitten. So werden teilweise ein Euro pro Kilowattstunde an der Tankstelle abgebucht. Ob so etwas hilfreich ist, scheint fraglich.

Doch zurück zum Thema. Wasserstoff-Fahrzeuge verfügen wie Elektrofahrzeuge über einen elektrischen Antrieb. Die benötigte Energie beziehen sie jedoch nicht aus Hochvoltbatterien, sondern produzieren diese direkt an Bord aus Wasserstoff, wobei die Energie in einer Batterie zwischengelagert wird. Der Einsatz der Wasserstoff-Technologie kann dazu beitragen, die Dekarbonisierung weiter voranzutreiben.

BMW i in Kleinserie

Wasserstoffelektrische Fahrzeuge produzieren die benötigte elektrische Energie direkt an Bord aus Wasserstoff und bieten einige Vorteile. Sie eignen sich am besten für Kunden, die häufig Langstrecke fahren, eine hohe Flexibilität benötigen oder keinen regelmäßigen Zugang zu elektrischer Ladeinfrastruktur haben. Die Betankung erfolgt ähnlich wie mit herkömmlichen Kraftstoffen in wenigen Minuten. Mit regenerativ erzeugtem Wasserstoff betriebene Fahrzeuge können einen wesentlichen Beitrag zur Erreichung der Klimaziele leisten.

Mit dem BMW i Hydrogen NEXT wird die BMW Group ab 2022 eine Kleinserie auf Basis des aktuellen BMW X5 pilotieren, die mit einem Wasserstoff-Brennstoffzellen-E-Antrieb ausgestattet ist und somit nur Wasserdampf ausstößt. Für die Entwicklung des Fahrzeugs nutzt BMW ihre Erfahrung aus der fünften Generation an E-Antrieben.

Derzeit sind die Voraussetzungen noch nicht gegeben, um Kunden ein Wasserstoff-Fahrzeug anbieten zu können. Insbesondere bei der Infrastruktur für die Wasserstoff-Betankung, als auch bei den Voraussetzungen im gesamten Energiesystem, in dem grüner Wasserstoff in relevanten Mengen und zu wettbewerbsfähigen Preisen für die individuelle Mobilität produziert werden muss, ist noch weiteres Engagement nötig.

In Deutschland, der EU und weiteren wichtigen Weltregionen hat die Politik die Bedeutung des grünen Wasserstoffs für das Energiesystem der Zukunft erkannt. Die Europäische Union hat mit dem „Green Deal“ die Wasserstoff-Technologie in den Fokus genommen. Auch wichtige asiatische Märkte wie Japan, Korea und China zeigen ein hohes Interesse daran, eine Infrastruktur für Wasserstoff-Fahrzeuge aufzubauen. Die Rahmenbedingungen für Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge werden sich dementsprechend weltweit unterschiedlich entwickeln.

Brennstoffzellensystem

Für das Brennstoffzellensystem des BMW i laufen in Landshut bereits die Vorbereitungen. Für die Kleinserie wird der niederbayerische Produktionsstandort hoch innovative Komponenten für die Brennstoffzellenmontage fertigen: das so genannte Stack-Gehäuse aus Leichtmetall, in dem die Brennstoffzellen sitzen, sowie die Mediendruckplatte. Diese besteht aus Kunststoff- und Leichtmetallgussteilen und dient als luft- und wasserdichter Verschluss des Stack-Gehäuses. Durch die Mediendruckplatte werden in das Gehäuse die „Medien“ Wasserstoff-, Sauerstoff und Kühlmittel eingeschleust, um die chemische Reaktion in den Brennstoffzellen zu initiieren. Die komplexen Bauteile sind spezifisch auf den dauerhaften Kontakt mit Wasserstoff ausgelegt.

Im Antriebsstrang erzeugt das Brennstoffzellensystem des BMW i, das kontinuierlich mit Wasserstoff aus CFK-Tanks gespeist wird, bis zu 125 kW elektrische Leistung für den Elektromotor, der auf der Hinterachse sitzt. Der zugrundeliegende Mechanismus ist dabei eine chemische Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff, deren einziges Reaktionsprodukt Wasser ist. Zwei 700-bar-Tanks, die zusammen sechs Kilogramm Wasserstoff fassen, garantieren große Reichweiten bei allen Wetterbedingungen – bei einer Tankdauer von nur drei bis vier Minuten.

Beim Elektromotor des BMW i handelt es sich um den hochintegrierten E-Antrieb der fünften Generation, der erstmalig im BMW iX3 zum Einsatz kam. Die Hochvoltbatterie, die oberhalb des E-Antriebs sitzt, dient als Leistungspuffer und sorgt beim Beschleunigen für zusätzliche Dynamik. Die Antriebssystemleistung beträgt insgesamt 275 kW (374 PS).

Erfahrung mit Wasserstoff-Technologie

Die BMW Group hat über 40 Jahre Erfahrung mit der Wasserstoff-Technologie und mehr als 20 Jahre im Bereich der Brennstoffzellen-Technologie: In München erfolgt die Entwicklung der Technologie und des BMW i Hydrogen NEXT. Auch für den Standort Landshut ist das Thema Wasserstoff nicht neu. Bereits im Jahr 2000 hat das Werk Landshut den BMW Hydrogen 7, den damaligen Technologieträger mit Wasserstoffverbrennungsmotor, mit Guss-Komponenten aus Sandguss ausgestattet. „Das Werk Landshut steht für Innovationskraft aus Niederbayern“, betonte der Leiter des BMW Group Standorts Landshut, Dr. Stefan Kasperowski. „Mit den aktuellen Innovationen für alternative, CO2-freie Antriebsformen gibt die BMW Group erneut ein klares Bekenntnis zum Standort ab.“ Der Standort Landshut verfügt als weltweit größtes Komponentenwerk der BMW Group über sechs unterschiedliche Technologien und konzentriert im Leichtbau- und Technologiezentrum technologieübergreifende Vorentwicklungskompetenz.