BMW testet Wasserstoffauto iX5 Hydrogen am Polarkreis

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Michael Neißendorfer
Michael Neißendorfer
  —  Lesedauer 5 min

Der BMW iX5 Hydrogen absolviert derzeit ein anspruchsvolles Erprobungsprogramm unter herausfordernden Witterungsbedingungen. Denn das Wasserstoffauto durchläuft seine finale Wintererprobung auf öffentlichen Straßen sowie im Testzentrum der BMW Group im nordschwedischen Arjeplog. Die integrierte Funktionserprobung und Absicherung des Brennstoffzellen-Systems, der Wasserstoff-Tanks, der Leistungspuffer-Batterie und des zentralen Fahrzeug-Steuergeräts soll deutlich machen, dass diese zusätzliche Option für CO2-freie Mobilität auch bei extremen Minustemperaturen zuverlässig für nachhaltige Fahrfreude mit hohem Komfort und uneingeschränkter Leistung sorgen kann.

Mit den Fahrtests am Polarkreis setzt die BMW Group den Entwicklungsprozess für den BMW iX5 Hydrogen fort, noch im Laufe dieses Jahres soll eine Kleinserie dieses Modells produziert werden. Parallel dazu setzt sich das Unternehmen für den Ausbau des Wasserstoff-Tankstellen-Netzes ein. „Die Wintererprobung unter Extrembedingungen zeigt deutlich, dass der BMW iX5 Hydrogen auch bei Temperaturen von minus 20 Grad die volle Performance bietet und damit eine valide Alternative zum reinen E-Auto darstellt. Um unseren Kunden mit einer Brennstoffzelle ein attraktives Angebot für nachhaltige Mobilität machen zu können, ist auch eine ausreichende Wasserstoff-Infrastruktur erforderlich“, sagt Frank Weber, Mitglied des Vorstands der BMW AG für Entwicklung.

Wie zuverlässig, komfortabel und leistungsstark der Wasserstoff-Brennstoffzellen-Antrieb die Mobilitätsanforderungen im Alltagsbetrieb abdecken kann, zeigt der iX5 Hydrogen BMW zufolge bei den Testfahrten auf Eis und Schnee in der Region rund um Arjeplog. Dort absolviert er nach Hunderten von Testläufen auf Prüfständen und einer intensiven Praxiserprobung auf der Straße nun einen weiteren Entwicklungsschritt.

Dabei zeigt sich, dass der Wasserstoff-Brennstoffzellen-Antrieb selbst bei sehr tiefen Temperaturen die gleiche Alltagstauglichkeit aufweist wie ein herkömmlicher Verbrennungsmotor. Bereits kurz nach dem Start steht die vollständige Systemleistung zur Verfügung. Die Reichweite des Antriebssystems bleibe bei klirrender Kälte uneingeschränkt erhalten. Außerdem nehme das Auffüllen der Wasserstoff-Tanks auch im tiefsten Winter nur drei bis vier Minuten in Anspruch. „Ganz unabhängig von der Jahreszeit und den Außentemperaturen verbindet der Wasserstoff-Brennstoffzellen-Antrieb das Beste aus beiden Antriebswelten miteinander: die lokal emissionsfreie Mobilität eines elektrischen Fahrzeugs und die uneingeschränkte Alltagstauglichkeit einschließlich kurzer Tankstopps, wie sie von Modellen mit Verbrennungsmotor bekannt ist“, sagt Jürgen Guldner, Leiter BMW Group Wasserstoff-Brennstoffzellen-Technologie und -Fahrzeugprojekte.

Das Antriebssystem des BMW iX5 Hydrogen kombiniert die Brennstoffzellen-Technologie mit einem Elektromotor aus der fünften Generation der BMW eDrive Technologie. Als Energieträger dient Wasserstoff, der in zwei 700-bar-Tanks aus carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK) gespeichert wird. Die Brennstoffzelle wandelt den Wasserstoff in Strom um und erzeugt dabei eine Leistung von 125 kW / 170 PS. Zusätzlich kann der Elektromotor die in einer Leistungsbatterie gespeicherte Energie nutzen. Diese wird entweder durch Rekuperation oder die Brennstoffzelle geladen. Dadurch steht für besonders dynamische Fahrsituationen eine Systemleistung von 275 kW / 374 PS zur Verfügung. Als einzige Emission setzt die Brennstoffzelle Wasserdampf frei. Ihre Abwärme werde auf besonders effiziente Weise zum Aufheizen des Innenraums genutzt, wie der Hersteller wissen lässt.

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In der Winterlandschaft Lapplands bestehen sämtliche Antriebs-, Energiespeicher und Steuerungssysteme ihren ultimativen Härtetest. Darüber hinaus bieten speziell präparierte Eisflächen und schneebedeckte Straßen ideale Bedingungen für die integrierte Applikation aller Antriebs- und Fahrwerkssysteme. Dies betrifft auch die Lenkung, Federung und Dämpfung, die Fahrwerksregelsysteme sowie das Zusammenwirken zwischen der Reibbremse und der Verzögerung mittels Rekuperation. Auch hier kann der iX5 Hydrogen seine Vorteile ausspielen, da das Fahrzeuggewicht geringer ist als das eines vergleichbaren batterieelektrischen Modells.

Die Wasserstoff-Technologie habe das Potenzial, eine weitere Säule im Antriebsportfolio der BMW Group für lokal CO2-freie Mobilität zu bilden. Die vollständig auf lokal emissionsfreie Mobilität ausgerichtete Marke BMW i könnte in Zukunft neben batterieelektrischen Modellen auch Fahrzeuge mit Wasserstoff-Brennstoffzellen-Antrieb anbieten. Auf diese Weise lassen sich insbesondere die Mobilitätsanforderungen von Kunden erfüllen, die keinen eigenen Zugang zu elektrischer Ladeinfrastruktur haben, häufig auf Langstrecken unterwegs sind oder eine hohe Flexibilität wünschen.

BMW unterstützt eine flächendeckende Wasserstoff-Infrastruktur

Eine wichtige Voraussetzung für nachhaltige individuelle Mobilität in Form von Brennstoffzellen-Fahrzeugen ist neben der Erzeugung von Wasserstoff mithilfe von regenerativ gewonnener Energie auch eine flächendeckende Versorgungs-Infrastruktur. „Als BMW Group unterstützen wir daher die Bestrebungen der EU-Kommission zur Umsetzung der AFIR (Alternative Fuels Infrastructure Regulation) zum parallelen Aufbau von Wasserstoff-Tankstellen und einer elektrischen Lade-Infrastruktur“, sagt Jürgen Guldner. „Wir wünschen uns sogar eine noch ambitioniertere Ausgestaltung und frühere Umsetzung.

Im Rahmen des Green Deal Gesetzespaktes „Fit for 55“ strebt die Europäische Kommission die Schaffung einer verbindlichen Basisinfrastruktur an. Mit dem Umsetzen des AFIR-Entwurfs sollen europaweit in allen Mitgliedsstaaten 700-bar-Wasserstoff-Tankstellen in einem maximalen Abstand von 150 Kilometern zueinander entlang der Hauptverkehrsstraßen errichtet werden. Die BMW Group begrüßt diese Initiative und fordert, die Abstände bis 2027 auf 100 Kilometer zu verringern.

Ebenso begrüßt und unterstützt die BMW Group aktuelle Aktivitäten zur Förderung von Innovationen in Deutschland und Europa, die dazu dienen, eine Wasserstoffwirtschaft aufzubauen und die Erzeugung von grünem Wasserstoff zu forcieren. Dazu gehören insbesondere die in den IPCEI (Important Projects of Common European Interest) zusammengefassten Wasserstoff-Großprojekte. Die in Deutschland vom Bundeswirtschafts- und Bundesverkehrsministerium sowie von den Bundesländern geförderte Initiative der Europäischen Union bildet mit ihren Projekten die gesamte Wertschöpfungskette ab – von der Wasserstofferzeugung, über den Transport bis hin zu verschiedenen Anwendungen in den Bereich Gebäudeheizung, Energieversorgung, Industrie und Mobilität.

Die BMW Group hat bereits im Jahr 2021 ihr Interesse an einer Beteiligung an dieser Initiative bekundet. Im Rahmen von IPCEI könnte das Unternehmen die Entwicklung von Brennstoffzellen- und Tanksystemen wesentlich vorantreiben und dadurch einen wichtigen Schritt auf dem Weg zur Industrialisierung der Wasserstoff-Technologie für die individuelle Mobilität vollziehen.

Quelle: BMW – Pressemitteilung vom 10.03.2022

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Michael Neißendorfer

Michael Neißendorfer

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

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Heinz Scherer:

Ich habe überhaupt keinen Hass auf Tesla. Die Firma hat immerhin das Thema BEV nach vorne gebracht. Ich habe aber was gegen diese vielen Tesla-Fanboys, welche ihrem Guru Elon Musk folgend penetrante Wasserstoffhasser sind und dies entsprechend kundtun. Aber natürlich ist nicht jeder H2-Gegner ein Tesla-Fanboy, sondern oft auch nur jemand, der nicht in eine längerfristige und weltweite Zukunft denken kann. Das merkt man daran, dass selbst wenn über die Zukunft diskutiert wird, mit heutigen Zuständen argumentiert wird. Was ich relativ dümmlich oder ignorant finde.

Und die Abschaffung des Autos ist nun wirklich nichts mit dem ich mich und die meisten Menschen, welche auf dem Land wohnen, anfreunden kann. Ich finde viel wichtiger eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft aufzubauen. Dann gäbe es weniger Ressourcenstress.

Zum Thema Rückverstromung mittels H2. Ihnen scheint überhaupt nicht klar zu sein, dass ohne die Rückverstromung überhaupt kein reines EE-Stromsystem möglich ist. Sie können mir gerne mal vorrechnen, wie das im Winterhalbjahr ohne H2 funktionieren soll. Was ist ihre Lösung dafür?

Hiker:

Meine Güte warum muss immer dieser dämliche Spruch der Tesla Fanboys fallen? Die Diskussion hier hat absolut nichts mit einer Automarke zu tun! Das Rückverstromen von Wasserstoff ist ein Minusgeschäft erster Güte. Das können Sie getrost knicken. Es geht in Zukunft ganz sicher nicht darum den heutigen Fahrzeugbestand einfach durch Elektromobilität zu ersetzen. Von diesem Mobilitätswahnsinn werden wir uns über kurz oder lang verabschieden müssen. Wir können nicht immer mehr Kulturland für Strassen verschwenden. Das ist ein Konzept das an seinen Grenzen angelangt ist. Immer mehr wertvolle Lebenszeit verschwenden wir in endlosen Staus auf vollgestopften Autobahnen. Dabei spielt es keine Rolle ob ich im Golf, Mercedes oder eben Tesla sitze. Also tun Sie uns einen Gefallen und lassen Sie Ihren Hass auf Tesla nicht in Diskussionen raus die damit nichts zu tun haben. Deal?

Daniel W.:

Die Wasserstoff-Lobby schwenkt langsam auf die Batterie um – schon bemerkt?

Die 30 kW (40,8 PS) einer BZ reicht auf der Autobahn für Tempo 130, wenn man schneller fahren will oder es leicht bergauf geht, dann muss die Batterie Strom beisteuern.

Der Knackpunkt bei FCEV ist der Preis, deshalb wird ja auch versucht bei den teueren BZ zu sparen und mehr günstigen Batteriespeicher einzubauen, für mich sind das Anzeichen eines Rückzugs auf Raten – aber es bleibt ja immer noch der stationäre Einsatz von BZ und H2-Speichern in Gebäuden, dort sehe ich die H2-Zukunft.

Heinz Scherer:

Und was manche nicht verstehen wollen, dass das endgültige 100%-EE-System nur mit Wasserstoff funktionieren kann. Beispiel: Für 2030 sind 200 GW PV-Anlagenleistung geplant. Also auch schon ohne Windstrom ist da zeitweise ein mehrfacher Ertrag als die abnehmbare Last da. Dafür werden dann Elektrolyseure benötigt die den Strom abnehmen und Wasserstoff in das Gasnetz einspeisen.
Energetisch am besten passiert dies mit Kraftwärmekopplung. Im Winter wird dann damit wieder Strom und Wärme produziert. Also wird jedes BEV irgendwann auch Strom aus dieser zwingend notwendigen Rückverstromung beziehen. Egal was die Tesla-Fanboys davon halten. Und die Autobhan-H2-Tankstellen, haben am besten eigene Elektrolyseure oder einen Pipelineanschluss.

Jakob Sperling:

Es gibt heute (in D) auch noch nicht genügend grünen Strom für alle Anwendungen. Ein zusätzliches BEV führt also in letzter Konsequenz zu mehr Kohlestrom. Trotzdem ist es sinnvoll, BEV zu fördern, weil es in absehbarer Frist dann fast nur noch grünen Strom geben wird. Solche komplexen Systeme muss man parallel hochfahren, da es ein paar Jahre dauert und sich Märkte entwickeln, bzw. hochschaukeln müssen.

Genau gleich ist es mit dem grünen Wasserstoff. Wenn man die sogenannten Projekt-Pipeline für die Produktion von grünem Wasserstoff in den nächsten paar Jahren anschaut, dann ist das gigantisch. Inzwischen schon über 100 GW, also etwa die Leistung von 100 AKWs. Schauen Sie als Beispiel nur mal, was Fortescue, der australische Minen-Gigant alles plant, bzw. schon im Bau hat. Gewaltig!

Jakob Sperling:

Gerade habe ich bei ecomento vom neuen DLR-FCEV-PKW-Konzept gelesen.
Wie ist das Fahrzeug konfiguriert?
45kW-Brennstoffzelle (mit 7.5 kg H2) und 48 kWh Batterie.
Recht üppig, aber genau nach dem oben genannten Verhältnis.

Jakob Sperling:

Die grössere Batterie hat nichts mit ‚langsamen Fahrzeugen‘ zu tun – wie auch – sondern damit, dass das neuere FCEV sind.
Sie haben doch von 2030 gesprochen. Warum schliessen Sie die eindeutig optimale Lösung immer aus. Der Langstrecken-PKW wird genauso wie der Transporter oder der Camper eine FC von 30-40kW und eine Batterie von 20-30 kWh haben. Das ist einfach für die meisten nicht rein lokalen Anwendungen das Optimum innerhalb der gegebenen Rahmenbedingungen. Lokal fahre ich mit Batterie-Strom – vorzugsweise aus der eigenen PV-Anlage. Für Fernstrecken kommt das H2-System dazu, mit dem ich bei Bedarf auch an einem Tag nach Rom oder Barcelona fahren kann.

Das Konzept ist klar und überzeugend. Im Moment fehlen einfach genau noch zwei Bedingungen, damit es sich durchsetzen kann:
1 Das H2-System (FC & H2-Tanks) darf nicht wesentlich teurer sein, als die zusätzlichen Batterien (60-90 kWh), die es für ein Langstrecken-BEV bräuchte. Für 2030 sieht das gut aus.
2 Entlang den wichtigsten Hauptverkehrsachsen in Europa muss es etwa alle 100-150km eine H2-Tankstelle geben. Das kommt glücklicherweise in Riesenschritten, nicht wegen der FCEV-PKW, aber wegen der FCEV-LKW. In Norddeutschland, UK, Benelux, Schweiz ist es dieses Jahr schon Realität. Aber wir reden hier ja von 2030.

Hiker:

Durchaus eine schöne Vorstellung: das beste aus zwei Welten. Aber eben nur fast. Es gibt schlicht nicht genügend grünen H2. Oder umgekehrt, es gibt nicht einmal genug davon für Anwendungen bei denen es keine Alternative gibt. Flugverkehr zb. Oder Industrielle Prozesse die hohe Temperaturen erfordern wie die Stahlproduktion. Warum also dieses sinnlose Beharren auf H2 im PKW? Muss ich das verstehen?

Wolfgang:

Es gibt nicht nur schwarz und weiß! Manche können auch Farben sehen!

Daniel W.:

Nachtrag:

Etwas anders sieht die Sache bei langsamen Fahrzeugen wie Transportern aus. Hier wird gerne an den teueren BZ gespart und dafür werden mehr günstigere Batterien verbaut. Die kleine BZ dient hier ein Reichweitenverlängerer, um die Batterien nachzuladen.

Im Jahr 2020 werden der Studie zufolge die durchschnittlichen Kosten für Energiebatterien auf Paketebene bei etwa 240 Dollar/kWh Nennkapazität liegen. Bis 2025 fallen sie laut Schätzungen unter 150 Dollar/kWh, bis 2030 auf 100 Dollar/kWh.

Die durchschnittlichen Kosten für Brennstoffzelleneinheiten im Jahr 2020 gibt ICCT mit 500 Dollar/kW an, die im Jahr 2030 auf 240 Dollar/kW sinken werden.

(Quelle: electrive.net – 01.03.2022)

Kosten von Brennstoffzellen:
2020 – 500 Dollar/kW
2030 – 240 Dollar/kW

Kosten von Batterien:
2020 – 240 Dollar/kWh
2030 – 100 Dollar/kWh

1 kWh Batterie kostet nur die Hälfte wie 1 kW bei BZ, deshalb hat der Renault Master Z.E. Hydrogen (Transporter) eine 33-kWh-Batterie, aber nur eine 10-kW-BZ.

Der Master Z.E. Hydrogen – der serienmäßig ebenfalls über einen Akku mit einer Kapazität von 33 kWh verfügt – brilliert dank Brennstoffzelle mit einer Extra-Energie von 56 kWh.

Herzstück ist die Brennstoffzelle mit einer Leistung von 10 kW (14 PS).

(Quelle: blog.renault.de)

Mit den 10 kW (14 PS) der BZ im Renault Master Z.E. Hydrogen ist kein Dauerbetrieb möglich, aber der Preis bleibt noch erträglich und die Hydrogen-Allianz kann trotzdem mit „Wasserstoff“ werben – so sieht die H2-Wahrheit aus.

Bei 27 (30) kWh pro 100 km und 60 km/h im Durchschnitt wären es pro Stunde 16,2 (18) kW, davon 10 kW von der BZ und 6,2 (8) kWh aus der Batterie, das ergebe etwa 5 (4) Stunden Dauerbetrieb und rund 300 (240) km bis die Batterie leer wäre.

Bei häufigeren Pausen könnte die BZ die Batterien nachladen, wenn noch genug Wasserstoff im H2-Tank vorhanden wäre, was aber nicht der Fall sein dürfte, siehe

…die Versionen Kangoo Z.E. Hydrogen und Master Z.E. Hydrogen. In beiden fungiert die Brennstoffzelle als Range Extender. Das Ergebnis: Die elektrischen Nutzfahrzeuge von Renault kommen mit einer Akkuladung gemäß WLTP-Prüfzyklus maximal 230 respektive 350 Kilometer weit.

(Quelle: blog.renault.de)

Der Master Z.E. Hydrogen ist bei der BZ-Ausstattung sehr knapp kalkuliert, sonst bliebe er vermutlich ein Ladenhüter (hoher Preis) oder wäre ein Zuschussgeschäft.

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