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Toyota setzt auf Wasserstoff

Toyota ist vorbereiter bei Hybridfahrzeugen, arbeitet angesichts aktuellen Drucks durch Wettbewerber und Politik auch an vollelektrischen Batteriesystemen, ist aber vom langfristigen Erfolg der Brennstoffzelle überzeugt. Arrive blickt auf die Zukunftsstrategie des grössten Autoherstellers der Welt.

Der Katamaran dümpelt vor eindrucksvoller Kulisse in Hamburg. Toyota unterstüzt das erste Wasserstoffschiff auf seiner Weltreise. Die elektrisch angetriebene ,,Energy Observer“ arbeitet mit einem Mix aus erneuerbaren Energien und einem System, das aus Meerwasser kohlenstofffreien Wasserstoff erzeugt. Auf ihrer mehrjährigen Fahrt will die ,,Energy Observer“, die weder Treibhausgase noch Feinstaub emittiert, das Potenzial erneuerbaren Energiequellen und -speicher demostrieren. Wasserstoffspezialist Toyota unterstützt das 2017 in Saint-Malo (Frankreich) gestartete Projekt und hofft auf das Jahr 2020: Das Schiff soll rechtzeitig vor den Olympischen Spielen in Tokio ankommen. Dieses Abenteuer ist sowohl eine menschliche als auch eine technologische Herausforderung, bei der die Bordtechnik unter extremen Bedingungen getestet wird. Bei dem Versuch, das erste energieautonome Boot rund um den Globus zu steuern, sucht die Crew unter der Leitung von Victorien Erussard und Jérome Delafosse nach Lösungen für einen ökologischen und energetischen Wandel.

Wsserstoff ist das Herzstück des Projekts und der Hauptgrund dafür, dass Toyota Motor Europa sich engagiert. Im Vergleich zu einer alleinigen Batteriespeicherlösung bietet er einen erheblichen Gewichtsvorteil (50 % der Verdrängung des Schiffes). Als Energiespeicher überwindet er das Problem einer nicht nahtlosen Energieversorgung an Land und See. Durch die Nutzung überschüssiger Energie wird die Autonomie mobiler und stationärer Anlagen gesteigert.

,,Wir freuen uns sehr, dass Toyota Motor Europa bei dieser Mission an Bord ist. Wir teilen die Vision von Wasserstoff als Schlüssel zur Beschleunigung der Energiewende. Eine Vision, die wir zu den Olymischen Spielen 2020 nach Tokio tragen wollen“, sagt Victorien Erussard. Gründer und Kapitän von Energi Observer.

Pionierarbeit bei der Wasserstofftechnologie

Toyota leistet seit langem Pionierarbeit bei der Wasserstofftechnologie. Brennstoffzellenautos bieten wie die ,,Energy Observer“ eine hohe Energieeffzienz, grosse Reichweite mit schneller Betankung und stossen im Betrieb lediglich Wasser aus. Ihre Umwelttechnologie birgt grosses Potenzial. Dennoch können sie sich nicht aus dem unerschöpflichen Meerwasserfundus bedienen, sondern benötigen Wasserstofftanktankstellen.

Das Ergebnis aus 20 Jahren Wasserstoff-Forschung bei Toyota ist der Mirai, das ist das japanische Wort für die Zukunft, der eine neue Ära einläutete: Er ist ein reines Brennstoffzellenfahrzeug, das in einer Brennstoffzele-Einheit aus der Redaktion von Wasserstoff und Luftsauerstoff elektrische Energie für den Antrieb generiert. Damit zeichnet er sich durch eine erstklassige Umwelt-Performmance aus, aber ebenso durch Komfort und Fahrspass. Der Mirai umfasst eine von Toyota selbst enwickelte Brennstofzellen-Einheit und Hochdruck-Wasserstofftanks. Eine Brennstoffzele ist ein elektronischer Energiewandler, der im Gegensatz zu Batterien aus der chemischen Redaktion von Wasserstoff und Sauerstoff Energie gewinnt. Solange beide Stoffe zusammengebracht werden, produziert die Brennstoffzelle kontuierlich Strom und übernimmt damit in gewisser Hinsicht die Rolle des Verbrennungsmotor in einem Hybridfahrzeug – nur dass die Brennstoffzelle den Kraftstoff nicht verbrennt, sie arbeitet mit einem doppelt so hohen Wirkungsgrad wie ein Benzinmotor.

Wasserstoff zum Antrieb von Autos lässt sich aus einer Vielzahl natürlicher Quellen ebenso gewinnen wie aus Klärschlamm, Biomasse und ähnlichen Produkten. Ebenso ist es möglich, ihn mithilfe erneuerbaren Energien wie Wind- und Sonnenkraft herzustellen. Im komprimierten Zustand weist er eine höhere Energiedichte auf als Batterien und lässt zudem leicht speichern und transportiren. Infolgedessen sind mit Wasserstoff erhebliche Erwartungen hinsichtlich der künftigen Nutzung bei der Energieproduktion und bei den verschiedensten weiteren Anwendungen verknüpft. Brennstoffzellenfahrzeuge werden also künftig in der Lage sein, mit Wasserstoff ihre eigene Antriebselektrizität zu produzieren.

Im Laufe der letzten Jahre wurden hunderte Brenstoffzelen-Hybridfahrzeuge sorgfältig in Fahrversuchen erprobt und auf ihre Sicherheit getestet. Dabei haben sie Millionen von Kilometern in den verschiedensten anspruchsvollen Umgebungen zurückgelegt. Sie mussten sich im kalten Norden Finnlands ebenso bewähren wie in der Hitze von Südspanien. Ihre Wsserstofftanks wurden sogar mit Hochgeschwindigkeits-Projektilen beschosse. Der Mirai hat diese Prüfungen bestanden und ist so sicher wie jedes andere Fahrzeug von Toyota. Der Wasserstoff des Mirai wir unter hohen Druck von bis zu 700 bar in zwei kompakten, extrem wiederstandsfähigen Tanks mit einer Kohlefaser-Aussenschale gespeichert. Auch die Herstellung des Mirai selbst ist nachhaltig und effektiv, so wird z. B. die eigene Abwärme des Werks genutzt, das Ökosystem rund um die Werke gestärkt und Fahrzeug so energieschonend wie möglich gefertigt.

Auf dem Weg zu einer wasserstoffbasierten Mobilität gibt es aber auch viele Hindernisse und Rückschritte: Nötig ist natürlich ein möglichst grosses Netz aus Wasserstofftankstellen. Dabei lassen sich Bestandstankstellen aufrüsten, die Versorgung durch Wasserstoff kann dabei direkt von einer Pipeline oder durch Anlieferung mittels Sattelschlepper erfolgen – was aber öäkologisch nur Sinn macht, wenn diese Sattelschlepper ebenfalls mit Wasserstoff unterwegs sind. Ausserdem gilt es, den hohen Druck zu kontrollieren, unter dem flüssiger Wasserstoff gepeichert wird. Erst kürzlich ist in Norwegen unter noch ungeklärten Umständen eine Wassserstofftankstelle explodiert, so das die Betreiberfirma die anderen Tankstellen vorsorglich schloss und Toyota und Hyndai zunächst keine Wasserstofffahrzeuge mehr ausliefert.

Toyota kann auch rein Elektrisch

Nur wenige Tage nach diesem Vorfall zogen die zwischenzeitlich abgestürzten Wasserstoff-Aktien wieder an – der Glaube an die Technologie war schnell zurück. Trotzdem: Angesichts des offenbar hohen Drucks durch Wettbewerber und Politik verstärkt Toyota auch seine Bemühungen um Batterieelektrik. Erfahrungen hat man da längst, z. B. mit dem kleinen i-Road, einem dreirädigen Stadtflitzer, der schon vor einigen Jahren vorgestellt wurde, aber auf den Olympischen Spielen in Tokio 2020 wieder in den Fokus der Weltöffentlichkeit rücken soll. Auch wenn Toyota, wie alle anderen Hersteller auch, Zulieferprobleme mit Akkus für ein rein elektrische Autos hat, sollen Anstrengungen dafür verstärkt werden, zum Beispiel im Rahmen einer Koperation mit dem chinesischen E-Auto-Weltmarktführer BYD. Beim Thema Batterie-Recyling kennt sich Toyota schon gut aus: 2010 wurde mit Erfolg der ersten Batterie-zu-Batterie-Recylingbetrieb Japans eingerichtet, die alten Batterien der Hybrid-Fahrzeuge werden ressourceneffizient weiterverwertet. Brennstoffzellen-Einheiten enthalten Platin – Toyota hat kürzlich das weltweit erste Sammel- und Recylingnetzwerk für Brennstoffzellen eingerichtet.

Quelle: arrive

Das Automagazin für die Mobilität der Zukunft

Mirai heisst Zukunft

Wenn man nicht von der Modernität und Akualität des Wasserstoff-Brennstoffzellenantriebs wüsste, könnte man meinen: Der Toyota Mirai ist schon ein alter Hase. Ist er ja auch tatsächlich. Arrive fuhr nun das Fahrzeug auf ausgedehnten Autobahnen Westfalens.

Das Exotische Fahrzeug könnte heute eigentlich das Normale umweltfreundlicher Fortbewegung darstellen, wenn – ja wenn – man hierzulande nicht schon damals – also vor 4 Jahren – angefangen hätte mehr Wasserstofftankstellen in Deutschland zu bauen. Dann, genau dann, würden Fahrzeuge dieses Typs zum aktuellen Strassenbild in Deutschland wie selbstverständlich gehören. Tun sie aber nicht, womit wir genau an des Wurzels Problem sind, das zu beheben, sich die H2mobility, eine Gesellschaft hauptsächlich grosser Gas-Konzerne, sich nunmehr auf die Fahnen geschrieben hat. Gerade 52 Wasserstofftankstellen zieren die Routen deutscher Automobilisten: Bei einer Testreichweite des Mirai von 434 Kilometern wäre das aber ja bereits fast ausreichend. Wenn nicht, ja wenn es nicht häufiger mal Wartungsarbeiten oder Spülungen der Tankssysteme geben würde.

Für den Nutzer eines solchen Fahrzeugs heisst das dann: Vorher informieren, ob die anvisierte Tankstelle auch tatsächlich in Betrieb ist. Sonst hat man ein Problem, denn einen Reserve-Benzintank (wie bei Erdgas, Autogas oder Hybrid) gibt es hier nicht. Schade eigentlich, denn unser mit vollen H2-Flaschen war ein grandioser Feldversuch von dem, was technisch möglich ist – und dazu noch gleichzeitig höchst sinnvoll. Denn der Mirai (das Wort kommt aus dem Japanischen und heisst ,,Zukunft“; Anm. d. Redaktion) nutzt einen Brennstoffzellen-Antrieb, der die Brennstoffzellen-Technologie mit der Hybrid-Technologie kombiniert. Er umfasst eine von Toyota selbst entwickelte Brennstoffzelle-Einheit mit 2 unterflur installierten Hochdruck-Wassewrstofftanks, in die rund 5 Kilogramm Wasserstoff passen, und die dort mit 700 Bar hochkomprimiert auf ihren Einsatz warten.

Pluspunkt: Das angenehme Fahrgefühl

Das hört sich irgendwie gefährlich an, ist es aber nicht, denn Toyota hat sich viele Gedanken um’s Thema Sicherheit gemacht. Der Tank besteht aus einer Kohlenfaser-Aussenschale. Mechanische Fixierungen und zahlreiche Sensoren sorgen stets für Sicherheit beim Tanken und bei einem möglichen Unfall. Als zentrale Sicherheitsebene ist der Innenraum komplett vom Wasserstoffsystem abgeschottet, um zu verhindern, dass Wassersstoff in den Innenraum eintritt. Das Gas würde im Fall eines Lecks vielmehr nach und nach in die Atmosphäre entweichen. Entscheidend für den Mann am Lenkrad ist aber das Fahrgefühl: Mit ausreichenden 160 PS und einem Dremoment von 335 Newtonmetern ist erstmal für ordentlich Vortrieb gesorgt. Allerdings ist bei der Beschleunigung von 0 auf 100 km/h Geduld gefordert. Rund 9,6 Sekunden braucht der Mirai. Für den Durchschnittfahrer reicht das aber allemal aus.

Richtig futuristisch sind die hellen OLED-Anzeigen, die einem weit vorne die wichtigsten Daten liefern. Digitale Zahlen halten den Fahrer stets über Geschwindigkeit, Wasserstoffstand und vor allem die noch fahrbare Reichweite auf dem Laufenden. Als Tachometer und Multi-Informationsdisplay kommen dabei 4,2 Zoll grosse, hoch auflösende Flüssigkristall-Displays zum Eeinsatz. Hier wird in leicht ablesbarer Form eine breite Palette an Informationen dargestellt. Die anzuzeigenden Daten und Parameter lassen sich aus sechs Tabs auswählen (Fahrinformationen / Bedienoberfläche des Audiosystems / Bedienoberfläche des Fahrsystem / Warnhinweise / Einstellungen).

Auf dem Tachometer wird für uns die Fahrgeschwindigkeit in grossen Ziffern angezeigt. Neben den Standard-Modus bietet ein zweiter Modus die Möglichkeit, eine zusätzliche Nebenanzeieinzublenden, wo sich mit dem Vierfach-Schalter auf dem Lenkrad Informationen des Brennstoffzellensystems abruffen lassen. Dank der Anordnung des Cockpits mittig oben auf der Armaturentafel lassen sich Informationen mühelos ablesen, ohne den Blick des Fahrers vom Verkehrsraum vor dem Fahrzeug abzulenken.

Auffällig während der Fahrt ist ein leises Geräusch, dass wohl im Zusammenhang mit der Arbeit der Brennstoffzelle zu hören ist. Geschaltet wird das Auto übriegens wie ein Automatik-Fahrzeug.

Auch die Rückfahrten nach Bielefeld waren angenehm, weil der Fernlicht-Assistent (Automatik High Beam) vom Sensor der Kamera in der Windschutzscheibe gesteuert wurde, der wiederum die Umgebungs-Helligkeit erkennt und für optimale Sicht automatisch das Fernlicht aktiviert. Werden Scheinwerfer oder Rücklichter anderer Fahrzeuge oder Strassenlaternen erkannt, schaltet der Assistent automatisch auf Ablendlicht um. Bei unseren Pausen auf den Parkplätzen erwiesen sich die elektrisch heranklappbaren Aussenspiegel als praktisch, die jeweils automatisch beim Verriegeln und Öffnen der Türen betätigt werden. Geschaltet wird das Auto übriegens wie ein Automatik-Fahrzeug aus der Serienfertigung.

H2-Tankstellen sind viel zu teuer

Smartphones, die zum kabellosen Ladestandard kompatibel sind, lassen sich zuvor ganz einfach durch Ablegen im praktischen Smartphone Lade-Bereich in der Ablage der Mittelkonsole aufladen. Wer die zahlreichen Helfer nun zu schätzen weis, darf dann auch mal einen Blick auf das komfortable, mit viel Leder ausgelegte Interieur werfen. An den wenigen superteuren Tankstellen, von denen jede rund eine bis zwei Millionen Euro kostet, dauert der Tankvorgang hingegen etwa so lang wie das Tanken mit Diesel oder Benzin. Der Wasserstoff, der getankt werden muss, wird aber nicht direkt verbrannt, sondern wandert in die Brennstoffzelle, die nichts anderes ist, als ein elektrochemischer Energiewandler, der im Gegensatz zu Batterien aus der chemischen Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff elektrische Energie gewinnt und diese dann für den Vortrieb nutzt. Solange beide Stoffe zusammengebracht werden, produziert die Brennstoffzelle kontinuierlich Strom. Bereits jetzt kommt der grosse Pluspunkt der Zelle sofort zum Tragen: Sie arbeitet mit einem doppelt so hohen Wirkungsgrad wie ein Benzinmotor. Hinzu kommt der angemessene Preis an den 50 Zapfsäulen in Deutschland. Der beläuft sich auf zirka 9,50 Euro pro Kilogramm, was in etwa dem Preis von konventionellen Benzin entschpricht, wenn man das für die gefahrenen Kilometer pro 100 umrechnet.

Preis von 80.000 Euro noch zu hoch

Auf den Teststrecken zeigt sich der Mirai von seiner angenehmsten Seite. Denn wir hören so gut wie keine Windgeräusche, vom Antrieb selbst ist auch fast nichts zu hören. Selbst unebene Strassenbeläge sind für den wilden Japaner kein Problem. Die Federung ist spürbar weich. Wären jetzt nicht die wenigen Tankstellen in Deutschland da, der Mirai könnte eine erstklassige Reiselimousine oder Aussendienstlerkutsche abgeben. Und das angenehme Gefühl der Umwelt nur Gutes zu tun, fährt immer mit. Auf unseren Fahrten verbrauchten wir im Schnitt rund ein Kilogramm Wasserstoff por 100 Kilometer. Die Angaben von Toyota waren da etwas optimistischer. Den Normwert gemäss alter NEFZ-Messung gab der Hersteller seinerzeit mit 0,76 Kilogramm je 100 Kilometer an.

Wegen der wenigen Tankstellen und dem hohen Preis von zirka 80.000 Euro wurden bisher weltweit weniger als 4.000 Stück des Japaners verkauft. Nur rund 110 der Fahrzeuge fahren auf europäischen Strassen. Wollen wir also hoffen, dass die bis 2023 zugesagten 400 Wasserstoff-Tankstellen auch tatsächlich aufgestellt sein werden. Und der Preis des Mirai dürfte sich auch gerne noch etwas nach unten bewegen. Dann werden es sicher eines Tages mehr sein.

Technische Daten Toyota Mirai

Motor

Eelektromotor

Energie Übertragung

Wsserstoff-Brennstoffzelle

Leistung

113 kW / 160 PS

Max. Drehmoment

335 nm

0 – 100 km/h

9,8 sec.

Höchstgeschwindigkeit

78 km/h

Verbrauch Kg je 100 km

1 Kg Wasserstoff

Radstand

2.780 mm

Länge x Höhe x Breite

4.890 x 1.815 x 1.535 mm

Leergewicht

1.850 mm

Preis ab

79.450 Euro

Informationen

www.arrive-magazin.com

www.toyota.de

Quelle: arrive

Das Automagazin für die Mobilität der Zukunft

Daimler, Opel & Co: Brennstoffzellentechnik erst für die unmittelbare Zukunft eine Option

Der Weg zur ausgebauten Infrastruktur für Wasserstoff ist lang und mühsam

Eines ist sicher: Die Brennstoffzellentechnik wird irgendwann in der Zukunft eine nachhaltig ausgerichtete Mobilität ermöglichen. Die Frage ist eben nur wann. Der längst abgedankte Mercedes-Benz-Chef Jürgen Schrempp sah diesen Zeitpunkt bereits Anfang des Jahrtausends gekommen. Deshalb lies er die erste A-Klasse mit doppelten Boden für neuartige Energielieferanten entwickeln. Die Relaität sah dann jedoch anders aus und der Platz blieb weitgehend ungenutzt. Denn so schnell wie ihr optimistischer Chef waren die Daimler-Entwickler dann doch nicht und heute wird als frühestens Einführungsdatum für das erste Brennstoffzellen-Fahrzeug mit Stern, das in Zusammenarbeit mit Nissan und Ford entsteht, das Jahr 2017 anvisiert.

Noch zurückhaltender ist Opel und spricht ,,von eine möglichen Kommerzialisierung der Brennstoffzelle um das Jahr 2020″, obwohl diese Antriebstechnologie auch bei der deutschen GM-Marke Teil des Entwicklungsprogramm für die Mobilität der Zukunft ist. Aber eben nur ein Teil: ,,Wir sind auf allen Gebieten alternativen Antriebstechniken unterwegs“, erklärt Lars-Peter Thiesen, der bei den Rüsselsheimern in den vergangenen Jahren die Einführungstrategie für Wasserstoff und Brennstoffzele für Europa verantwotete. ,,Deshalb müssen wir zunächst genau definieren, welcher Antrieb für welche Modelle in Frage kommt.“ Während sich in diesem Szenario batterieelektrische Fahrzeuge vor allem für den Kurzstreckenverkehr eignen, kommen Techniken wie der Range-Extender (im Opel Ampera) oder die Brennstoffzellentechnologie vor allem für Langstrecken-Mobile in Frage. ,,Die Batterietechnik ist noch nicht so weit, dass sich für den Langstreckenverkehr eignet. Und daran wird sich in absehbarer Zeit auch nichts Wesentliches ändern,“ meint Thiesen.

Reichweite auf Niveau von Verbrennungsmotoren

Dagegen bietet die Brennstoffzelle unbestreitbare Vorteile. Die Reichweite liegt fast auf dem Niveau konventioneller Verbrennungsmotoren, das Tanken dauert nicht wesentlich länger als bei Diesel- oder Benzinmodellen, ist gleichzeitig genauso unkompliziert, und am Ende bietet diese Antriebstechnik sehr gute Umweltwerte.

In den vergangenen Jahren haben General Motors (GM) und Opel deutliche Fortschritte bei der Entwicklung des Brennstoffzellenantriebes erzielt. So hat eine Fahrzeugflotte mit Brennstoffzellenantrieb gerade die Marke von knapp fünf Millionen Kilometer (drei Millionen Meilen) erreicht. Das Projekt ,,Project Driveway“ war im Jahr 2007 mit 119 Fahrzeugen gestartet worden, die von Kunden im Alltagsabetrieb bewegt wurden. Mehr als 5.000 Fahrten haben an diesem weltweiten Praxistest bisher teilgenommen.

,,Diese Fahrzeuge wurden an verschiedenen Orten der Welt durch sieben Winter hindurch und bei unterschiedlichen Umweltbedingungen bewegt und haben dabei bewiesen, dass die Brennstoffzellen sämtliche Ansprüche des Alltagsbetriebs erfüllen“, bilanziert Charlie Freese, bei GM Leiter der weltweiten Brennstoffzellenaktivitäten. Opel hat an dem Programm seit 2008 mit 30 Opel HydroGen4-Prototypen in Deutschland teilgenommen. ,,Die Rückmeldungen der Kunden“, so Thesen, ,,waren ohne Ausnahme positiv und übertrafen bei weitenm unsere kühnsten Erwartungen.“

HydroGen4 besteht aus 440 in Reihe geschalteten Zellen

Seit Ende des Jahres 2008 waren 30 Fahrzeuge in Deutschland unterwegs. Die Federführung lag in den Händen der Wasserstoff-Initiative Clean Eçnergy Partnership (CEP). Dabei kamen die Modelle bei Partnerunternehmen wie peispielsweise 3M, ADAC, Air Liquide, Allianz sowie Linde, Siemens, Shell, Total und Vattenfall zum Einsatz. Insgesamt bewiesen die Testfahrzeuge über eine Distanz von 350.000 Kilometern oder 13.000 Betriebsstunden ihre Zuverlässigkeit und absolvierten dabei 2.700 Tankvorgänge.

Der HydroGen4 besitzt eine Brennstoffzelleneinheit, die aus 440 in Reihe geschalteten Zellen besteht, die Energy für den 100 PS (73 kW) starken Drehstrom-Synchron-Elektromotor liefern. Zwischen null und 100 km/h vergehen rund zwölf Sekunden und bei 160 km/h ist die Höchstgeschwindiigkeit erreicht. Die 4,2 Kilogramm Wasserstoff sind in drei Hochdrucktanks aus Kohlenfaser-Verbundwerkstoff gespeichert. Als Reichweite gibt Opel 320 Kilometer an.

Trotz der guten Praxis-Erfahrungen sind die Opel-Verantwortlichen noch zurückhaltend, wenn es um den Beginn der Serienfertigung der ersten Brennstoffzellen-Fahrzeuge geht. ,,Wir sind ein Grossserienhersteller und für unsere Kunden spielt der Preis eine entscheidendere Rolle als bei anderen Hersteller, die eine andere Klienten bedienen. Deshalb konzentrieren wir uns jetzt auf die Kostensituation und versuchen so viel wie möglich an der Kostenschraube zu drehen. Schliesslich müssen sich unsere Kunden unsere Autos auch leisten können“, erklärt Thiesen. Daher liegt der Schwerpunkt in Sachen alternativen Mobilität aktuell noch auf den Ampera, bei dem ein Reichweitenverlängerer oder neudeutsch ,,Range Extender“ die beiden Welten aus Verbrennungs- und Elektromotor miteinander kompiniert.

Auch wenn die Technik des Brennstoffzellenantriebs inzwischen weitgehend serienreif entwickelt ist, bleibt das Problem der Energiegewinnung. Solange Wasserstoff allerdings noch aus konventionellen Energiträgern wie zum Beispeil Erdgas gewonnen wird, geht ein grosser Teil des umweltschonenden Potezials dieser Technologie verloren. ,,Die Technologie lässt sich nur dann sinvoll einsetzen, wenn es gelingt, Wasserstoff aus regenerativen Quellen wie Wind- oder Sonnenenergie zu gewinnen“, erklärt Wasserstoff-Experte Thiesen. So ist zum Beispiel durchaus denkbar, dass überflüssige Windenergie, die aktuell nicht in die Netze eingespeist werden kann, mittels Elektrolyse in Wasserstoff umgewandelt und gelagert wird. Immerhin nimmt die Windenergie mit 35 % unter den regenerativen Energieträgern den grössten Anteil ein. Hier liegt in den kommenden Jahren also noch viel Potenzial um eine nachhaltige Mobilität ins Rollen zu bringen.

Durchbruch durch Aufbau einer flächendeckenden Infrastruktur

Deshalb spielen inzwischen bei allen Herstellern längst nicht mehr allein technische Fragen die wichtigste Rolle, wenn es um die Markteinführung der Brennstoffzelle geht. Die entscheidende Frage ist längst der Aufbau einer flächendeckenden Infrastruktur. Doch in diesem Bereich gibt es genauso viele Hürden zu überwinden wie bei der Elektromobilität, die ebenfalls unter einer noch iommer fehlenden Ladeinfastruktur leidet.

Inzwischen ist General Motors deshalb eine langfristige Zusammenarbeit mit Honda eingegangen, um neben der gemeinsamen Entwicklung von Speichersystemen, zusammen mit anderen Partnern, gleichzeitig auch eine flächendeckende Infrastruktur für Wasserstofftankstellen voranzutreiben. Während die Techniker den neuen Antrieb längst serientauglich entwickelt haben, hinkt der Aufbau eines Tankstellennetzes der technischen Möglichkeiten noch deutlich hinterher. Zudem zeigen die Mineralölkonzerne keine besonderen Anstrengungen, Wasserstoff in ihre Netze aufzunehmen. Aktuell besteht das deutsche Netz aus 15 Tankstellen, das Daimler bis zum Jahr 2023 zusammen mit den Indiustriegase-Spezialisten Linde und Air Liquide sowie den Energie- und Ölkonzernen OMV, Shell und Total auf 400 Stationen steigern will. Das ist zwar noch immer weit von den 12.000 Tankstellen für konvetionelle Treibstoffe und den 6.500 Stationen für Autogas entfernt – aber immerhin ein Anfang.

Entwicklung des Brenstoffzellenantriebes bei mehreren Hersteller

Koreaner und Japaner legen im Automobilmarkt einen Frühstart hin

Seit Jahren gilt die Brennstoffzelle als die umweltfreundlichste Lösung aller Mobilitätsprobleme. Sie ist, so lange der Wasserstoff aus erneuerbaren Energieträgern stammt, unabhängig von fossilen Energieträgern, arbeitet weitgehend ohne Umweltbelastung und dabei so leise, dass man auf Lärmschutzwände verzichten könnte. Doch offensichtlich lässt sich die vielversprechende Technik nicht so leicht in die Grossserie überführen. Bis heute sind entsprechende Fahrzeuge wenn überhaupt nur in kleinsten Auflagen unterwegs.

Rückblick: Gegen Ende des vergangenen Jahrtausends versprach der damalige Daimler-Chef Jürgen Schrempp, dass die Brennstoffzellentechnik kurz vor ihrem Durchbruch stehe. Sichtbares Zeichen des damals in Stuttgart herrschenden Optimismus war der doppelte Boden der vor inzwischen 21 Jahren präsentierten A-Klasse. Dort, so hatten die Daimler-Entwickler geplant, sollte einmal die Brennstoffzelle untergebracht werden. Nun, der doppelte Boden und der damit verbundene erhöhte Scxhwerpunkt warf zunächst die A-Klasse aus der Bahn, sorgte für die flächendeckende Verbreitung des Antischleuderprogramms ESP und verschwand schliesslich wieder.

Von einem Brennstoffzellenantrieb in der A-Klasse sprach bald niemand mehr. Allerdings wurde die Technik unwesentlich später in der B-Klasse montiert, die ebenfalls über denn doppelten Boden verfügte. Diese Technikträger sind heute noch unterwegs.

Daimler sarbeitet inzwischen mit Nissan und Ford an dem Antrieb der Zukunft und plant, wie die Partner ein entsprechendes Modell im Jahr 2017 von den Bänder Rollen zu lassen. In welchem Segment dieses Fahrzeug antreten wird, ist zurzeit noch geheim. Allerdings ,,ist der Antrieb so kompakt ausgelegt wie ein Vierzylinder-Diesel und kann deshalb eigentlich in jeder Struktur eingesetzt werden“, erklärt ein Daimler-Sprecher. Noch etwas später, erst im Jahr 2020, will sich BMW in das Abenteuer Brennstoffzellenantrieb wagen. Nach dem bisher gültigen Plan, wollen die Bayern mit Entwicklungspartner Toyota im kommenden Jahr einen Prototyp auf die Räder stellen, dem im Jahr 2020 das erste weissblaue Serienmodell folgen wird.

Noch zurückhalteender gibt sich wie gewohnt Volkswagen. Natürlich entwickelt man auch an der Brennstoffzelle, heisst es in Wolfsburg, doch ein konkretes Datum zur Markteinführung will niemand nennen.

Wie bei anderen Technologien, wie zum Beispiel beim direkt einspritzenden Diesel, den zuerst Fiat in die Serie brachte, und auf den VW mit dem TDI antwortete, beobachten die Wolfsburger die Entwicklungen auf dem Markt, um dann mit einer eigenen Lösung anzugreifen. Der Modulare-Querbaukasten macht entsprechend kurze Entwicklungszeiten möglich.

Ausblick: Offensichtlich kann sich Geschichte doch wiederholen, denn wie beim Hybridantrieb, der sich inzwischen in seinen unterschiedlichen Varianten als wichtige Brückentechnologie bei allen Herstellern etabliert hat, überlassen die deutschen Produzenten ihren asiatischen Mitbewerbern auch bei der Brennstoffzele den Vortritt. Während in München, Stuttgard und Wolfsburg die Enwicklungsphasen noch nicht abgeschlossen sind, lassen Toyota und Hyundai im kommenden Jahr ihre Serienmodelle auf den Srassen vorfahren. Den Auftakt machte im vergangenen Jahr bereits Hyundai. Das Unternehmen, das erst 1974 mit dem Pony seine erste Enwicklung vorstellte (bios dahin beschränkte man sich auf Lizenznachbauten), bot bereits im vergangenen Jahr den SUV ix33 mit Brennstoffzellenantrieb in einer auf 1.000 Exemplare beschränkten Serie an, die bei entschprechnede Nachfrage auch ausgebaut werden kann. Die Fahrzeuge werden von den Kunden geleast. Über die Höhe der Raten schwiegt allerdings Markus Schrik, Geschäftsfüher von Hyundai Motor Deutschland. ,,Wir schnürren so individuell gestaltete Pakete für die Interessenten, dass wir keinen allgemein verbindlichen Preis nennen können.“

Studie Intrado auf dem Genfer Salon

Wähernd sich die Brennstoffzellen-Version des ix35 abgesehen von der angenehmen Stille wie das konventionell angetriebene Modell bewegen lässt und als Kombination von Gegenwart (Desgin) und Zukunft (Antrieb) auftritt, gestatteten die Koreaner auf dem Genfer Automobilsalon einen Ausblick in die Zukunft. Mit der Studie Intrado, die hauptsächlich in europäischer Entwicklungszentrum in Rüsselsheim entstand, zeigt die Marke neben ihren mutigen von Peter Schreyer entwickelten Desgin den technischen Anspruch der Koreaner. ,,Das Auto“, so Schreyer, ,,zeichnet sich durch einen zweckgerichteten Purismus aus.“ Dazu passt die gewählte Mischung aus Karbon und anderen Leichtbaumaterialien, die zeigen sollen, dass Hyundai in Zukunft den Schwerpunkt auf Leichtbau legen wird.“

Unter der futurischtischen Karosserie, die in dieser Form wahrscheinlich nicht in Serie gehen wird, haben die Hyundai-Ingenieure einen neuen Brennstoffzellenantrieb montiert, der kompakter ausgelegt ist und leistungsstärker als die Vorgänger-Aggregate auftritt. Der Wasserstoff wird mit 700 bar in zwei Hochdrucktanks gespeichert, die im Heck beziehungsweise unter der Rückbank untergebracht sind. Insgesamt fassen die beiden Tanks mehr als 100 Liter Wasserstoff. Die bei der Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff enstehende elektrische Energie wird in einer 36 kW starken Lithium-lonen-Batterie – der stärksten ihrer Art – gespeichert, die unter den Vordersitzen montiert ist. Der Antrieb ermöglicht eine Reichweite von mehr als 600 Kilometer (Werksangabe) und wird vermutlich die nächste Generation der Brennstoffzellen-Fahrzeuge der Koreaner antreiben.

Toyota präsentiert die Brennstoffzellen-Studie FCV

Ähnlich futuristisch wie der Hyundai Intrado wirkt die Toyota-Studie mit der nüchternen Bezeichnung FCV, die auf dem Genfer-Automobilsalon ihre Europa Premiere feierte und wie ein modernisierter und aufgeblasener Prius wirkt. Für den Hybrid-Pionier ist der Brennstoffzellenantrieb und eben nicht der Elektroantrieb die beste Lösung für die Mobilität der Zukinft. ,,Diese Fahrzeuge besitzen das Potenzial zum ultimativ umweltfreundlichen Modell der Zukunft, das eine nachhaltige Mobilität ermöglicht“, erklärt Yosihkazu Tanaka, der die Brennstoffzellen-Entwicklung bei den Japanern leitet. Die Brennstoffzelle besitzt eine Leistungsdichte von drei kW pro Liter und eine Gesamtleistung von mehr als 100 kW (136 PS) sowie eine Reichweite von mehr als 500 Kilometer. Die Kaltstart-Fähigkeiten reichen bis minus 30 Grad. Als Höchstgeschwindigkeit gibt Toyota 170 km/h an.

Für Toyota schlagen die Brennstoffzellen-Mobile die elektrisch angetriebenen Automobile deutlich, und deshalb glauben die Japaner auch an diese Technik. Tanaka: ,,Brennstoffzellen-Fahrzeuge sind dank grosser Reichweite und kurzen Tankzeiten extrem vielseitig. Wegen ihrer geringen Reichweite und den langen Ladezeiten sind Elektromobile höchstens für den Einsatz auf Kurzstrecken geeignet.“ Der langen Ladezeit bei den E-Mobilen entspricht bei der Brennstoffzellentechnik allerdings die lästige Suche nach einer der wenigen Wasserstofftankstellen. Doch auch in diesem Feld gehört Tanaka zu den Optimisten. Zwar gibt es in Europa aktuell lediglich 77 Wasserstofftankstellen (im kommenden Jahr wird diese Zahl auf 100 steigen). Doch angesichts der Reichweite kann man, so der Japaner, trotz des grossmaschigen Tankstellennetzes ,,mit einem Brennstoffzellen-Fahrzeug von Norwegen über Schweden, Dänemark, Deutschland bis in die Schweiz fahrten.“ Vorausgesetzt man findet auf Anhieb die Tankstellen.

Ausserdem ist ein Einsatz der Technik erst dann sinnvoll, wenn der Wasserstoff aus erneuerbaren Energiequellen wie Wind- und Sonnenkraft erzeugt wird. Erst dann kann die Technik ihre Rolle als nachhaltig ausgerichtete Mobilität ausspielen. Die grosse Zeit für die Brennstoffzelle sieht Tanaka in den Jahren nach 2020, wenn sich die kommerzielle Attraktivität der Fahrzeuge verbessert. Wie viel Toyota im kommenden Jahr für sein Brennstoffzellen-Fahrzeug verlangen wird, ist noch unbekannt – auf jeden Fall wird es kein Modell für den Massenmarkt werden.

Quelle: Das AutoGas Journal

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