BMW bringt in diesen Tagen die Pilotflotte seiner neuen Brennstoffzellenautos auf die Straße: Zunächst können ausgewählte internationale Medienvertreter die ersten Einheiten der Wasserstoff-Pilotserie, die in diesem Jahr ihren Betrieb aufnimmt, Probe fahren. Die Flotte von fast hundert Fahrzeugen werde im Anschluss international für Demonstrations- und Erprobungszwecke für verschiedene Zielgruppen eingesetzt. Ausgewählte Testgruppen, die nicht an der Entwicklung beteiligt waren, können sich erstmals fahraktiv einen unmittelbaren Eindruck von den Eigenschaften des BMW iX5 Hydrogen verschaffen. Nach vier Jahren Entwicklungsarbeit tritt das Fahrzeug- und Entwicklungsprojekt BMW iX5 Hydrogen somit in die nächste entscheidende Phase.
Der auf Basis des aktuellen SUV X5 entwickelte iX5 Hydrogen wurde auf der IAA 2019 erstmals als Konzeptidee präsentiert. Auf der IAA Mobility 2021 waren erste Prototypen fahraktiv als Shuttlefahrzeug für Fahrgäste erlebbar. Ab 2025 soll das Modell auch in den Handel gehen.
„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 sei das fehlende Puzzleteil für emissionsfreie Mobilität, da eine einzige Technologie nicht ausreichen werde, um klimaneutrale Mobilität weltweit zu ermöglichen, so der BMW-Chef.
Die BMW Group treibt die Entwicklung der Wasserstoff-Brennstoffzellen-Technologie als zusätzliche Option für lokal emissionsfreie individuelle Mobilität der Zukunft konsequent voran. Im eigenen Kompetenzzentrum für Wasserstoff in München produziert die BMW Group die Brennstoffzellensysteme der Pilotflotte. Diese Technologie zählt zu den Kernkomponenten im iX5 Hydrogen, sie verfügt über eine 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 die 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 die BMW Group für das neue Brennstoffzellensystem auch spezielle Wasserstoff-Komponenten entwickelt. Dazu gehören beispielsweise der hochdrehende Kompressor mit Turbine oder eine Hochvolt-Kühlmittelpumpe.
Die einzelnen Brennstoffzellen erhält BMW von seinem Entwicklungspartner Toyota. Beide Unternehmen blicken auf eine langjährige, vertrauensvolle Zusammenarbeit zurück und arbeiten bereits seit 2013 bei Brennstoffzellenantrieben zusammen. Die Herstellung der Brennstoffzellensysteme erfolgt 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 Group 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 Leichtmetall-Gussteilen 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. 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 integrierten 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 Lithium-Ionen Technologie, bringt der Antriebsstrang des Fahrzeugs eine maximale Leistung von 295 kW / 401PS auf die Straße. In Schub- und Bremsphasen übernimmt die E-Maschine außerdem die Funktion eines Generators, der Energie in eine Leistungsbatterie zurückspeist.
Produktion im Pilotwerk München
Die Fertigung des BMW iX5 Hydrogen erfolgt im Pilotwerk im Münchner FIZ (Forschungs- und Innovationszentrum). An dieser Schnittstelle zwischen Entwicklung und Produktion wird jedes neue Modell der Marken der BMW Group zum ersten Mal realisiert. Rund 900 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter sind dort in den Bereichen Karosseriebau, Montage, Modelltechnik, Konzeptfahrzeugbau und Additive Manufacturing beschäftigt. Sie sollen sicherstellen, dass sowohl das Produkt als auch der Herstellungsprozess ausgereift sind, um eine Serienfertigung zu starten. Im Fall des iX5 Hydrogen arbeiten Spezialisten für Wasserstoff-Technologie, Fahrzeugentwicklung und Erstaufbau neuer Modelle eng zusammen, um die Antriebs- und Energiespeicher-Technologie zu integrieren.
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.
Die Brennstoffzelle als Beitrag zur Dekarbonisierung
Die BMW Group bekennt sich zu dem Ziel einer vollständigen Klimaneutralität über die gesamte Wertschöpfungskette. Nächster Schritt auf dem Weg dahin: Bis 2030 plant die BMW Group über den gesamten Lebenszyklus – Lieferkette, Produktion und Nutzungsphase – eine Reduzierung der CO2-Emissionen um mindestens 40 Prozent pro Fahrzeug im Vergleich zum Jahr 2019.
Insgesamt konnte die BMW Group im Jahr 2022 weltweit mehr als 215.000 vollelektrische Fahrzeuge absetzen, was eine Steigerung zum Vorjahr von knapp 108 Prozent bedeutet. Der Anteil vollelektrischer Fahrzeuge am Gesamtabsatzvolumen lag vergangenes Jahr bei fast neun Prozent. Dieser Anteil soll 2023 auf 15 Prozent gesteigert werden. Spätestens im Jahr 2030 möchte die BMW Group mehr als 50 Prozent ihres Absatzvolumens mit vollelektrischen Fahrzeugen erzielen. Der Hersteller siegt die Wasserstoff-Technologie ausdrücklich als potenzielle Ergänzung zur Antriebstechnologie batterieelektrischer Fahrzeuge.
Laut dem Bericht der IEA (International Energy Agency) bietet Wasserstoff ein erhebliches Potenzial als Energieträger der Zukunft im Rahmen der weltweiten Aktivitäten zur Energiewende. Durch seine Speicher- und Transportfähigkeit lässt sich Wasserstoff in unterschiedlichsten Anwendungen einsetzen. Der Einsatz von Wasserstoff in Pkw allerdings ist ein kontroverses Thema, für einen Großteil der Anwendungsfälle im Pkw-Bereich gilt der rein Batterie-elektrische Antrieb als die bessere Alternative.
Ein Großteil der Industrieländer verfolgt bereits Wasserstoffstrategien und hinterlegt diese mit Roadmaps und konkreten Projekten. Im Transportsektor kann Wasserstoff neben der batterieelektrischen Mobilität eine weitere Technologie-Option werden, mit der sich langfristig nachhaltige individuelle Mobilität gestalten lässt. Voraussetzung dafür ist neben einer hinreichenden und wettbewerbsfähigen Erzeugung von Wasserstoff aus Grünstrom vor allem der Ausbau der entsprechenden Tankstelleninfrastruktur, der in zahlreichen Ländern bereits vorangetrieben wird.
Die BMW Group begrüßt und unterstützt 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 geförderte Initiative der europäischen Union bildet mit ihren Projekten die gesamte Wertschöpfungskette ab – von der Wasserstofferzeugung, über den Transport bis hin zu Anwendungen in der Industrie.
Bei entsprechenden Rahmenbedingungen besitzt die Wasserstoff-Brennstoffzellen-Technologie das Potential, eine weitere Säule im Antriebsportfolio der BMW Group für lokal CO2-freie Mobilität zu bilden.
Quelle: BMW – Pressemitteilung vom 27.02.2023
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