BMW bringt den X5 mit Brennstoffzelle — wie ernst meint es der Konzern mit der Wasserstoff-Strategie wirklich？

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

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BMW hat am „Technologietag Wasserstoff angekündigt, dass der X5 mit Brennstoffzelle Ende nächsten Jahres in Kleinserie geht. Dies ist nicht der erste Feldversuch auf diesem Gebiet.

BMW sieht im Wasserstoffantrieb eine auf Langstrecken und in Ballungsgebieten eine Alternative zu batteriebetriebenen E-Autos.

Ob auf die Kleinserie auch Massenmodelle folgen, hängt von vielen Faktoren ab. Die internationale Politik muss für bessere Voraussetzungen 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 Entwicklungen auf diesem Gebiet. Bei 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 Bundeswirtschaftsminister und Wasserstoff-Fan Peter Altmaier hinter dem Steuer eines Brennstoffzellen-BMW Platz genommen. Mit öffentlichkeitswirksamen Aktionen möchten die Bayern das Bild einer Technologieoffenheit vermitteln. Dabei steht BMW mit seinen Wasserstoff-Träumen in der deutschen Autoindustrie mittlerweile weitestgehend alleine da. Der VW-Konzern hat sich fast ganz von seinen Wasserstoff-Plänen verabschiedet, während Daimler sein Engagement auf Nutzfahrzeuge fokussiert.

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

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Der H2-Antrieb hat bei BMW Tradition

BMW bleibt trotzdem hartnäckig und noch Potenzial für den Einsatz der Technologie. Schon seit den Neunzigern arbeiten die Münchner an dem vermeintlichen Antrieb der Zukunft. Bisher resultierten die Bemühungen nur in vereinzelten Prototypen oder Kleinserienmodellen wie dem Hydrogen 7. Das ist ein modifizierter 760Li, dessen Zwölfzylindermotor mit Wasserstoff statt Benzin betrieben wurde. Die hundert Versuchsfahrzeuge wurden bis Ende 2009 an Prominente, Politiker und Manager verleast.

Die Ergebnisse des Feldversuchs waren ernüchternd. Zum einen sank die Leistung mit dem alternativen Treibstoff von 445 auf 260 PS, was bei einem Leergewicht 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

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

Bei der Entwicklung profitierte BMW auch von dem Know How des Technologiepartners Toyota. Auch einige Hardware-Elemente kommen von den japanischen Wasserstoff-Spezialisten. Laut BMW stammt die Brennstoffzelle aus dem Toyota Mirai, während Brennstoffzellenstapel und Gesamtsystem Eigenentwicklungen sind. Ab Ende 2022 soll der BMW i Hydrogen NEXT in einer kleinen Auflage vom Band laufen 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 Elektro-SUV iX3 seinen Dienst verrichtet und 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 Alternative zu 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 Jürgen Guldner, der bei der BMW Group die Entwicklung der Wasserstoff-Brennstoffzellen-Technologie leitet, die Vorteile der Antriebsart zusammen.

Innovationen im Batterie-Bereich

Allerdings machen die Hersteller bei der Batterieentwicklung große Fortschritte und die elektrischen Antriebe werden effizienter. So wachsen die Reichweiten der E-Autos, während die Ladezeiten kürzer werden. An Schnelladestationen lassen sich mancher Modelle in weniger als einer halben Stunde laden.

Falls es die seit Jahren prophezeite Feststoffbatterie tatsächlich 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 Stromspeichern und erwartet, dass der erste Prototyp deutlich vor 2025 über die Straßen rollen wird. Erst vergangene Woche hatte BMW mitgeteilt, dass sie in das amerikanische Startup Solid Power investieren.

Entlastende Ergänzung zum E-Auto

Benötigt man angesichts diesen Fortschritts bei batteriebetriebenen Autos die aufwendige und teure Brennstoffzelle im PKW überhaupt noch？ 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 ein Wasserstoff-Tankstellennetz entstehen. Derzeit befinden sich deutschlandweit nur 91 H-Zapfsäulen im Betrieb, was auch an den 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 bauen das Netz derzeit mit Vehemenz aus.

BMW selbst ist seit 2017 Teil des Hydrogen Councils, an dem sich über hundert internationale Unternehmen verschiedener Wirtschaftszweige beteiligen, um gemeinsam die Infrastruktur für die Wasserstofftechnologie auszubauen. In Deutschland arbeitet BMW mit H2Mobility zusammen und unterstützt 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. Grüner Wasserstoff, bei dessen Herstellung ausschließlich Strom aus regenerativen und klimaneutralen Energien genutzt wird, macht einen verschwindend geringen Anteil aus. Zum einen ist er ziemlich teuer, zum anderen sind die Produktionskapazitäten viel zu niedrig. Derzeit beherrscht der graue Wasserstoff den Markt, bei dessen Elektrolyse Erdgas eingesetzt wird. Dies dürfte noch einige Jahre vorherrschen.

BMW ist sich dieser Problematik bewusst und macht davon auch die Zukunftsfähigkeit des Konzepts 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 Guldner.

Massenmodelle frühestens 2025

Ob BMW tatsächlich wie sein Kooperationspartner Toyota in die Massenfertigung von Wasserstoffautos einsteigen wird, hängt davon ab, ob die Politik 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 Alternative zu 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 die E-Motoren, für beide Antriebsarten genutzt werden und die Kosten im Rahmen gehalten werden. Bis diese 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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