Der Brennstoffzellen-X5 kommt 2022 – doch wie ernst meint es BMW mit seiner Wasserstoff-Strategie wirklich？

Bis auf die Folierung und einige Details gleicht die Optik der des konventionellen X5.

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BMW hat im Rahmen des „Technologietags Wasserstoff angekündigt, dass der X5 mit Brennstoffzelle Ende nächsten Jahres in Kleinserie geht. Dies ist nicht der erste Feldversuch der Bayern auf diesem Gebiet.

Die Bayern sehen im Wasserstoffantrieb eine langstreckentaugliche Alternative zum reinen Wasserstoffantrieb. Zudem könnte er in Ballungsgebieten oder entlang von vielbefahrenen Strecken das Stromnetz und die Ladeinfrastruktur entlasten.

Ob auf den straßenzugelassenen Prototypen aber auch Massenmodelle folgen werden, hängt von vielen Faktoren ab. Die internationale Politik muss für bessere Grundvoraussetzungen sorgen.

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Am Montag vergangener Woche stand im Landshuter BMW-Werk alles im Zeichen des „Technologietags Wasserstoff“. Mit dem bayerischen Wirtschaftsminister Hubert Aiwanger war auch lokale Politprominenz anwesend und informierte sich über die neuesten Entwicklungen auf diesem Gebiet. Im Rahmen der Veranstaltung sagte er: „Ich bin überzeugt, dass sich die Wasserstofftechnologie durchsetzen wird. Und ich setze mich dafür ein, dass Bayern zum Hightech-Standort in der Wasserstofftechnologie wird. Das ist eine konstruktive Antwort auf die Klimadebatte.”

Im vergangenen Sommer hatte bereits der Bundeswirtschaftsminister und bekennende Wasserstoff-Fan Peter Altmaier die Gelegenheit, hinter dem Steuer eines Brennstoffzellen-BMW Platz zu nehmen. Mit öffentlichkeitswirksamen Aktionen wie dieser möchten die Bayern offensichtlich das Bild einer vermeintlichen Technologieoffenheit vermitteln. Dabei steht BMW mit seinen Wasserstoff-Träumen in der deutschen Autoindustrie mittlerweile weitestgehend alleine da. Der VW-Konzern hat sich mittlerweile fast gänzlich von seinen Wasserstoff-Plänen verabschiedet, während Daimler sein Engagement auf die Nutzfahrzeugsparte fokussiert.

Für den Einsatz im PKW sind die Grundvoraussetzungen derzeit eben alles andere als ideal. Schon allein der Wirkungsgrad von 32 Prozent (Produktion, Transport, Umwandlung berücksichtigt) spricht gegen den Wasserstoffantrieb. Er ist nämlich nur halb so hoch wie der eines batterielektrischen Antriebs.

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Der H2-Antrieb hat bei BMW Tradition

BMW bleibt bei diesem Thema jedoch trotzdem hartnäckig und sieht immer noch Potenzial für den Einsatz der Technologie. Schon seit den Neunzigern arbeiten die Münchner an dem vermeintlichen Antrieb der Zukunft. Bisher resultierten die Bemühungen allerdings nur in vereinzelten Prototypen oder Kleinserienmodellen wie dem Hydrogen 7. Bei letzterem handelt es sich um einen modifizierten 760Li, dessen Zwölfzylindermotor mit Wasserstoff anstatt von Benzin betrieben wurde. Die hundert Versuchsfahrzeuge wurden bis Ende 2009 an ausgewählte Prominente, Politiker und Manager verleast.

Die Ergebnisse des Feldversuchs fielen jedoch ernüchternd aus. Zum einen sank die Leistungsausbeute mit dem „umweltfreundlicheren Treibstoff von ursprünglich 445 auf 260 PS, was angesichts des Leergewichts von über zwei Tonnen die Fahrleistungen der Oberklasse-Limousine stark beeinträchtigte. Noch schwerwiegender waren jedoch der hohe und alles andere als umweltfreundliche Verbrauch, das quasi nicht vorhandene Tankstellennetz sowie die Verflüchtigung des Wasserstoffs bei längeren Standzeiten.

Der mit Wasserstoff betriebene V12 des Hydrogen 7 stellte keine Effizienzrekorde auf.

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Neuer Anlauf mit Brennstoffzellen-X5

Mittlerweile dürfte wohl jeder Autobauer erkannt haben, dass mit Wasserstoff betriebene Verbrennungsmotoren nicht gerade effizient sind. Stattdessen verfügen alle derzeit erhältlichen Serienautos mit H2-Antrieb über eine Brennstoffzelle. So auch BMWs neuester Prototyp Hydrogen NEXT, bei dem es sich um einen umgebauten X5 handelt. Dessen Antrieb wird intern bereits seit 2019 getestet.

Bei dessen Entwicklung profitierte BMW teilweise auch von dem Know How des Technologiepartners Toyota. Zudem wurden einige Hardware-Elemente von den japanischen Wasserstoff-Spezialisten beigesteuert. Laut dem Hersteller teilt sich das SUV die einzelnen Brennstoffzellen mit dem Toyota Mirai, während es sich bei den Brennstoffzellenstapeln und dem Gesamtsystem um Eigenentwicklungen handelt. Ab Ende 2022 soll der BMW i Hydrogen NEXT in einer kleinen Auflage vom Band laufen und im Rahmen eines Feldversuchs von ausgewählten Kunden im Alltag auf Herz und Nieren getestet werden.

Eine Systemleistung von 374 PS

Die sechs Kilogramm Treibstoff werden in zwei 700 bar-Hochdrucktanks gespeichert und in der Brennstoffzelle durch die Reaktion mit Sauerstoff zu Strom umgewandelt. Dieser treibt an der Hinterachse einen Elektromotor an, der auch in dem bereits erhältlichen Elektro-SUV iX3 seinen Dienst verrichtet und alleinig 170 PS zur Verfügung stellt. Neben den Brennstoffzellen-Komponenten verfügt auch der Hydrogen NEXT über eine Lithium-Ionen-Batterie. In dem zusätzlichen Akku wird beispielsweise die durch Rekuperation zurückgewonnene Energie gespeichert. So dient er als Leistungspuffer, der bei Bedarf für zusätzliche Power sorgt. Unterm Strich steht eine Systemleistung von 374 PS (275 kW).

Langstreckentauglichkeit im Fokus

BMWs zukünftigen Modelle mit Brennstoffzelle sollen laut dem Hersteller eine praktische und nahezu kompromisslosere Alternative zu den reinen E-Autos bieten. „Für viele Kunden können Wasserstoff-Fahrzeuge Vorteile haben. Unter anderem ermöglichen sie künftig ein Nutzungsverhalten analog zu Verbrennerfahrzeugen. Die besondere Langstreckentauglichkeit durch schnelles Nachtanken bietet ein hohes Maß an Flexibilität, fasst Dr. Jürgen Guldner, der bei der BMW Group die Entwicklung der Wasserstoff-Brennstoffzellen-Technologie leitet, die Vorteile der Antriebsart gegenüber Business Insider zusammen.

Innovationen im Batterie-Bereich

Allerdings machen die Hersteller bei der Batterieentwicklung derzeit große Fortschritte und die elektrischen Antriebsstränge werden immer effizienter. So wachsen die Reichweiten der E-Autos beständig, während sich die Ladezeiten deutlich verkürzen. An Schnelladestationen lassen sich die Stromspeicher mancher Modelle mittlerweile in weniger als einer halben Stunde füllen.

Falls es die seit Jahren prophezeite und deutlich überlegene Feststoffbatterie tatsächlich in den kommenden Jahren in die Großserie schafft, dürfte der Radius der Autos schon bald auf über 1.000 Kilometer steigen und so uneingeschränkt langstreckentauglich werden. Auch BMW arbeitet mit Hochdruck an den neuartigen Stromspeichern und erwartet, dass der erste Prototyp schon deutlich vor 2025 über die Straßen rollen wird. Erst vergangene Woche hatten die Bayern mitgeteilt, dass sie im großen Stil in das amerikanische Startup Solid Power investieren.

Entlastende Ergänzung zum E-Auto

Benötigt man angesichts diesen Fortschritts auf dem Gebiet der batteriebetriebenen Autos die aufwendige und teure Brennstoffzelle im PKW überhaupt noch？ Dr. Guldner hält sie für eine entlastende Ergänzung: „BMW sieht für den Wasserstoffantrieb vor allem dort Potenzial, wo die Ladeinfrastruktur für E-Autos entweder kaum ausgebaut oder überlastet ist. Im Hinblick auf die Ladeinfrastruktur und die Netzstabilität ist eine Diversifizierung der Zero Emission Antriebe sinnvoll. Gerade in Regionen mit hoher Bevölkerungsdichte oder hohen Belastungen im Verkehrsaufkommen ist die Verfügbarkeit einer ausreichenden Zahl an Ladepunkten eine Herausforderung. Dies betrifft zum Beispiel Länder mit instabilem Stromnetz und Häuserschluchten der Ballungszentren oder Autobahnraststätten in der Urlaubszeit, erörtert der Projektleiter.

Weltweit kaum H2-Tankstellen

Dafür müsste aber erst einmal ein praxistaugliches Wasserstoff-Tankstellennetz entstehen. Derzeit befinden sich deutschlandweit nur 91 H-Zapfsäulen im Betrieb, was mitunter auch an den horrenden Baukosten von etwa einer Million Euro liegt. Im europäischen Ausland und dem Großteil der US-Bundesstaaten sieht es noch schlechter aus. Einzig Kalifornien, sowie die asiatischen Staaten China, Japan und Südkorea gehen mit gutem Beispiel voran und bauen das Netz derzeit mit Vehemenz aus.

BMW selbst ist seit 2017 Teil des Hydrogen Councils, an dem sich insgesamt über hundert internationale Unternehmen verschiedener Wirtschaftszweige beteiligen, um gemeinsam die Infrastruktur für die Wasserstofftechnologie auszubauen. In Deutschland arbeitet BMW mit H2Mobility zusammen und unterstützt nach eigener Aussage das Bestreben der Bundesregierung und der EU-Kommission, ein flächendeckendes Tankstellennetz für PKW und Nutzfahrzeuge zu errichten.

Nur mit grünem H2 massentauglich

Der größte Nachholbedarf besteht jedoch bei der Produktion des Rohstoffs an sich. Grüner Wasserstoff, bei dessen Herstellung ausschließlich Strom aus regenerativen und klimaneutralen Energien genutzt wird, macht derzeit nämlich einen verschwindend geringen Anteil aus. Zum einen ist er ziemlich teuer, zum anderen sind die Produktionskapazitäten noch viel zu niedrig. Derzeit beherrscht der graue Wasserstoff den Markt, bei dessen Elektrolyse klimaschädliches Erdgas eingesetzt wird. Dieser Zustand dürfte noch einige Jahre vorherrschen.

Der Autobauer ist sich dieser Problematik genauestens bewusst und macht davon auch ein Stück weit die Zukunftsfähigkeit des Konzepts an sich abhängig. „Der ökonomisch und ökologisch sinnvolle Einsatz der Brennstoffzellentechnologie ist nur dann möglich, wenn Wasserstoff langfristig mittels erneuerbarer Energien herzustellen und zu speichern ist. Allein Deutschland und Frankreich investieren zusammen sechzehn Milliarden Euro in die Entwicklung der Wasserstofftechnologie. Die Produktion von grünem Wasserstoff wird u.a. im Rahmen der 2×40 GW-Initiative der EU signifikant an Bedeutung gewinnen, sagt Dr. Guldner.

Massenmodelle frühestens 2025

Ob BMW also tatsächlich wie sein Kooperationspartner Toyota in die Massenfertigung von Wasserstoffautos einsteigen wird, hängt also maßgeblich davon ab, ob die Politik in den kommenden Jahren die nötigen Schritte veranlasst und so dem grünen Wasserstoff zum Durchbruch verhilft. „Wir werden unseren Kunden erst ein Serienangebot machen, wenn die Rahmenbedingungen stimmen. Damit rechnen wir frühestens in der zweiten Hälfte dieses Jahrzehnts, sagt der Leiter von BMWs Brennstoffzellenentwicklung.

Die Modelle sollen dann vor allem im gehobenen Segment eine intelligente Alternative zu den reinen EVs darstellen und die 2025 kommende „Neue Klasse-Architektur des Autobauers nutzen. Diese ist sowohl für reine E-Autos, als auch für Brennstoffzellen-Fahrzeuge ausgelegt. So können einige Komponenten, wie beispielsweise die E-Motoren, für beide Antriebsarten genutzt werden und die Kosten der technisch aufwendigen Brennstoffzellentechnologie einigermaßen im Rahmen gehalten werden. Bis diese wichtigen Hürden genommen sind, fokussieren sich die Münchner wie ihre Konkurrenten auf die Entwicklung konventioneller Elektroautos. Und lassen bis dahin einige Kunden in den exklusiven Genuss des BMW i Hydrogen NEXT kommen.

In den kommenden Jahren sollen es reine Elektromodelle wie der iX richten.

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