Wie BMW Wasserstoff-Autos erforscht und entwickelt

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Copyright Abbildung(en): BMW

Die Entwicklung CO2-freier Antriebsformen habe bei der BMW Group hohe Priorität, wie der Hersteller mitteilt. Dabei können im Zuge der zunehmenden E-Mobilität auch Wasserstoff-Fahrzeuge eine wichtige Rolle spielen und langfristig eine weitere Option werden. Wasserstoff-Fahrzeuge verfügen wie reine E-Autos über einen elektrischen Antrieb. Die benötigte Energie beziehen sie jedoch nicht aus Hochvoltbatterien, sondern produzieren diese direkt an Bord aus Wasserstoff. Der Einsatz von innovativer Wasserstoff-Technologie kann so dazu beitragen, die Dekarbonisierung weiter voranzutreiben.

Eine wichtige Rolle spielt dabei das Landshuter Leichtbau- und Technologiezentrum (LuTZ), indem es für den BMW i Hydrogen NEXT ab 2022 wesentliche Komponenten des Wasserstoffantriebs fertigen und für die weitere Montage des Brennstoffzellensystems in München bereitstellen wird. „Hier in unserem Leichtbau- und Technologiezentrum entstehen entscheidende Innovationen für die Mobilität der Zukunft“, sagt Dr. Andreas Wendt, Vorstand der BMW AG für Einkauf und Lieferantennetzwerk. „Wir entwickeln hier hochkomplexe Bauteile, die maßgeschneidert auf die Anforderungen unserer Automobile passen. So trägt der Standort wesentlich zur Transformation des Unternehmens hin zur E-Mobilität bei.

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

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BMW

Derzeit seien die Voraussetzungen noch nicht gegeben, um Kunden der BMW Group 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, sei 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. Die BMW Group begrüßt diese Aktivitäten. 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.

Komponenten aus Landshut für das Brennstoffzellensystem

Für das Brennstoffzellensystem des BMW i Hydrogen NEXT laufen in Landshut bereits die Vorbereitungen. Für die Kleinserie wird der niederbayerische Produktionsstandort 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 Hydrogen NEXT, 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 Hydrogen NEXT handelt es sich um den 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).

Mehr als 40 Jahre 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. Der Standort Landshut verfügt als weltweit größtes Komponentenwerk der BMW Group über sechs unterschiedliche Technologien und konzentriert im Leichtbau- und Technologiezentrum technologieübergreifende Vorentwicklungskompetenz.

Darüber hinaus setzt die BMW Group bereits heute schon dort Wasserstoffbrennstoffzellentechnologie ein, wo es sinnvoll ist: Eine Flotte von derzeit mehreren hundert Flurförderzeugen mit Brennstoffzellenantrieb in der Logistik der Automobilwerke Spartanburg und Leipzig etwa werde sukzessive weiter ausgebaut.

Quelle: BMW – Pressemitteilung vom 03.05.2021

Über den Autor

Michael ist freier Autor und hat stets das große Ganze im Blick: Darum schreibt er nicht nur über E-Autos, sondern auch andere Arten fossilfreier Mobilität sowie über erneuerbare Energien und Nachhaltigkeit im Allgemeinen.

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Der Grossteil der Hersteller sagt „zahlt sich nicht aus, kein Tankstellennetz, Umrüstung zu teuer usw. usf“ und BMW sagt „Wir machen auch auf Wasserstoff“ – meines Erachtens dienen diese Aussagen einzig und alleine dazu um Konsumenten zu verunsichern.
Auf deutsch will BMW sagen „Wir haben nicht viel zum Thema Elektromobilität, wir haben gut angefangen (i3) und dann verschlafen“

BMW hat bis 2023 mindestens 12 verschiedene BEV Modelle am Markt. Die direkten Konkurrenten Audi und Mercedes haben bei weitem nicht so viele Modelle angekündigt.
Wenn man jetzt zusätzlich noch eine Kleinserie mit Brennstoffzelle bringen will, wieso nicht? Die H2-Technik bezieht man von Toyota, Elektromotoren und Akkus hat man selbst im Regal liegen.

Last edited 2 Monate zuvor by Mike

Ich finde nur Meldungen wo BMW bis 2025 9 BEV Modelle ankündigt, während Audi bis 2025 20 Modelle angekündigt hat.

Farnsworth

Dann musst du die neueren Berichte anschauen:
https://www.bimmertoday.de/2021/01/18/verdopplung-als-ziel-bmw-will-bei-elektroautos-weiter-zulegen/

Dort ist sogar von 13 BEV Modellen in 2023 die Rede. Das wurde von BMW aber auch immer so kommuniziert. Mehr als die Hälfte dieser Modelle sind schon konkret bekannt. Bei Audi hingegen bisher wenige.

Also konkrete Modelle in 2023:
i3
i4
i5
i7
iX1
iX3
iX
Mini SE

Bisher noch nicht angekündigt aber höchst wahrscheinlich:
i3 Limousine (China)
Weiteres Modell von Mini
Modell von Rolls-Royce

Mini und Rolls Royce zählt nicht als BMW.

Sonst könnte man statt Audi auch VW sagen und da zählen dann Audi, Porsche, Bentley, Bugatti, Lamborghini, Seat und Škoda dazu. Damit käme man ja sogar aktuell schon auf die oben genannte Modellanzahl und nicht erst 2023. E-Up, E-Golf, ID.3, ID.4, e-tron (Coupé), etron-gt, Enyaq, Taycan.

VW wird auch liefern. Die haben den MEB Baukasten und demnächst die PPE Plattform.

Farnsworth

BMW hat bis 2023 mindestens 12 verschiedene BEV Modelle am Markt.

Falsch! oder sehen sie in Ihrer Glaskugel schon in die Zukunft?
BMW hat angekündigt – aber mit so grossen Eiern, ähm, Nieren, an der Front kann man ja für Bimmer dick auftragen.

Im Gegensatz zu anderen Herstellern hat BMW bisher immer geliefert, was sie mit Jahreszahl angekündigt haben.

Komisch, für die Japaner zahlt es sich aus. Oder sagen wir mal: die können das. Ich habe zum Beispiel ein kleines Kraftwerk zu Hause das von einer „japanischen BSZ“ gespeist wird, heißt: Panasonic.
Und zum Tankstellennetz: In Deutschland kommt man mit dem Toyota Mirai überall hin. Das setzt natürlich eine Reichweite von mindestens km voraus. Aber das können die Japaner. 🙂
Und zum Preis: Toyota kann das für einen akzeptablen Preis. Der ist so gut, dass die Bestellungen sich überschlagen.
Ich würde es begrüßen, wenn die BEV-Kritiker, die gesagt haben dass H2 die einzige Lösung ist, jetzt endlich zusätzliche Auswahl bekommen.

kommt schon wieder dieser Unsinn laut eienr Studie des VDE wird es beim Wasserstoff antrieb es keine nennenswerten Verbesserungen mehr geben das wird eine Nische bleiben für wenige genauso verhält es sich mit e-fuels wird nur für gut betuchte Oldtimer Besitzer Verwendung finden
und Ja BMW hat mehr als 40 Jahre Erfahrung mit Wasserstoff-Technologie und hat es damit bis heute noch nicht geschafft ein Wasserstoff-Fahrzeug auf dem Markt zu bringen bisher nur Conzept und Testfahrzeuge. Ich wüsste nicht das sich da jemals was ändern sollte. Sogar Mercedes und GM haben die Entwicklung für Wasserstoff Autos eingestellt. Begründung war unwirtschaftlich zu teuer in der Herstellung usw. Aber bitte wer sich das antun will kann es von mir aus auch tun aber bitte nicht mit meinen Steuergeldern!!

Genau so ist es! Mag sein, dass der Hang zum Wasserstoff im Bereich des Individualverkehrs bei BMW von den Fantasien des ebenfalls bayrischen, unfähigsten aller jemals dagewesenen Verkehrtminister und Steuergeldverbrenner beflügelt wird. Wenn hier wissentlich eine sauteuer, wartungsanfällige Technik trotzdem favorisiert wird, dann scheint es mir ganz zentral um die Aufrechterhaltung von Monopolstrukturen zu gehen! Genauso wie es der Stromwirtschaft ein Dorn im Auge ist, daß ich mit PV- Modulen auf dem Dach meinen eigenen Strom erzeuge, soll ich gefälligst den irre teuren (obwohl derzeit noch subventionierten) Wasserstoff kaufen!

Geringer Wirkungsgrad, explosives Medium und teure Tanktechnik, was soll dieser Unsinn. Deshalb
haben schon lange verschiedene Wissenschaftler davon abgeraten.

Erdöl Lobby lässt grüßen… die bauen doch nicht umsonst riesige Solarfarmen in der Wüste…
Irgendeiner muss den billigen Wasserstoff aus Afrika dann auch kaufen…

„Geringer Wirkungsgrad, explosives Medium und teure Tanktechnik, was soll dieser Unsinn.“

Schon ein Blick auf das BMW-Modell im Artikel zeigt die wahnsinnige Bauhöhe der benötigten 700-Bar-Tanks (die wg. der Reichweite schon mal nicht kleiner ausfallen können) sowie den ganzen Bauraum im Vorder- und Hinterwagen für die ganze komplizierte, wartungsintensive, kostenträchtige Technik:
comment image

Ja, Wasserstoff wird in Zukunft eine Rolle spielen … aber genauso klar ist:
Der H2-PKW ist tot, mausetot – nur wissen das immer noch nicht alle!

Last edited 2 Monate zuvor by Wolfbrecht Gösebert

Lass doch einfach den Markt entscheiden. BMW geht davon aus, dass sich eine Kleinserie lohnt. Das Risiko ist für BMW relativ gering, die H2 Technik kommt von Toyota und den Elektromotor, Akku und Leistungselektronik hat BMW sowieso von den BEVs.

Da in einigen Märkten ein H2 Netz aufgebaut werden soll, kann es sich durchaus für Langstreckenfahrer lohnen. Klar, das ist eine Niesche, aber irgendwer muss die ja besetzen.
Das Netz braucht man eh für Busse und LKWs.

Kleinserien lohnen sich bei Wasserstoff-Fahrzeugen noch weniger als bei batterie-elektrischen Autos. Die riesigen Wasserstofftanks für größere Reichweiten und die große Brennstoffzellenanlage lassen sich nicht so einfach unterbringen wie Batterie-Packs, wenn danach auch noch genug Platz für Passagiere und Gepäck übrig bleiben soll.

Kunden müssten ein Mehrfaches auf den Tisch legen im Vergleich zu einem Serien-E-Auto und das für ein unwirtschaftliches System, aber für Sammler mit großer Garage und viel Geld sicher eine Überlegung wert. H2-Fahrzeuge von heute als seltene Oldtimer in 30 Jahren.

Könner lesen aus diesem Schemafoto folgendes ab.
125 KW Systemleistung würde so mit kleinster Batterie schon für einen LKW reichen.Dort ist dieses System im Vergleich zu einer 7,5 Tonnen Batterie viel kompakter und leichter. Je grösser die Batterien beim LKW sind, und das müssen sie, sonst kommen sie beim Laden gar nicht mehr von der Säule weg, desto eher muss es Wasserstoffantrieb auch beim LKW sein.
Vor allem beim Schwerverkehr muss man vom Oel weg.Dies bringt mehr als den Velosolex zu elektrifizieren.

Ich wäre mal gespannt darauf, wie ein „Könner“ ausrechnet, wie sich ein 125KW-Antrieb bei einem 40-Tonner auswirkt, wenn dieser mal eine Stunde bergauf fahren muss.
Da die Batterieunterstützung nur für recht kurze Zeit „boosten“ kann, muss die Brennstoffzelle auf die maximal notwendige Leistung ausgelegt werden, was uneffizient und teuer ist.

Das wichtigste ist es, im Lastverkehr überhaupt und so schnell wie möglich mit der Decarbonisierung anzufangen. Das bedeutet heute, sinnvollerweise den Markt von unten aufzurollen, zuerst im Leicht- und Nahbereich, und sich dann hoch zu arbeiten bis zum internationalen Fernverkehr mit maximalen Tonnagen. Ich gehe jede Wette ein, dass zu jedem Zeitpunkt dieses Prozesses der BEV im Betrieb günstiger sein wird, als ein FC-Antrieb – soe wie das heute im PKW-Bereich auch der Fall ist.

Dazu kommt, dass der Brennstoffzellenantrieb nicht so schnell zur Decarbonisierung führen kann und wird, wie der viel effizientere Batterieantrieb.

Nö, LKWs stehen unter enormen Kostendruck. Da werden sich eher BEV LKWs oder Oberleitungshybride durchsetzen. Es ist absehbar, wie der Markt entscheidet.

Farnsworth

Wieder einmal eine alte Vision neu präsentiert. Ich bin gespannt. BMW hat schon früher ein BSZ-H2-Auto gebaut. Es war leider zu teuer. Warum können das nur Japaner? Siehe Toyota Mirai.

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