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Übersicht Wasserstoffautos

Die Wasserstofftechnik bzw. Brennstoffzellen-Technik gilt als eine Zukunftstechnologie für die Mobilität von morgen. In Zukunft wird es Autos, Busse, Züge und andere Fortbewegungs- und Transportmittel geben, die mit einer  Brennstoffzelle und einem Elektromotor anstelle eines Verbrennungsmotors angetrieben werden. Pkw´s mit Brennstoffzellen-Antrieb als Energiewandler sind mittlerweile ein fester Bestandteil einer jeden Auto-Messe. Brennstoffzellenautos sind keine Zukunftsvision sondern Realität und stand der Technik. Autos mit Wasserstoff-Brennstoffzellen-Antrieb fahren nicht nur geräuschlos sondern auch Abgas frei. Obwohl es die Brennstoffzellen-Technik bereits seit Jahrzehnten gibt und sie seit langer Zeit getestet wird, sind PKW auf den Straßen echte Raritäten.

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Hier nun eine Übersicht bekannter Fahrzeuge von den ersten Modellen bis zu den zukünftigen.
©Toyota


Mazda RX8 - Hydrogen RE  
Mazda hat schon vor vielen Jahren entdeckt, dass sich der Kreiskolbenmotor aufgrund der Bauweise hervorragend für den Betrieb mit Wasserstoff eignet und hat 2003 einen RX-8 mit wasserstofftauglichem Antriebsstrang vorgestellt. Der entscheidende Vorteil gegenüber  einem Ottomotor liegt darin, dass beim Wankel die vier Takte in verschiedenen Kammern ablaufen. Dadurch gibt es keine heißen  Zylinderinnenwände, die zu Fehlzündungen des leicht entzündlichen  Wasserstoffs führen können. Darüber hinaus ist beim Kreiskolbenmotor im Motorgehäuse genug Platz für eine 2. Einspritzdüse, über die der Wasserstoff zugeführt werden kann. Dadurch wird es machbar, den RX-8 sowohl mit Wasserstoff als auch mit Benzin zu betreiben. Neben der  zusätzlichen Einspritzanlage wird ein weiterer Tank nötig!

Bild: Wikipedia

Mazda Premacy Hydrogen RE Hybrid

Der Mazda Premacy Hydrogen RE Hybrid ist ein Mazda Premacy der Baureihe CR mit Hybridantrieb, der aus einem wasserstoffbetriebenen Wankelmotor, einem Elektromotor und einem Nickel-Metallhydrid-Akkumulator besteht. Er wurde 2005 erstmals verkauft, auf der Tokio Motor Show 2007 wurde eine verbesserte Version gezeigt, bei der nun der Wankelmotor quer eingebaut ist und ein Lithium-Ionen-Akkumulator verwendet wird. Der Wasserstofftank mit 110 Liter Fassungsvermögen bei 350 bar speichert bis zu 2,4 kg Wasserstoff und ist zusätzlich zum 60 Liter fassenden Benzintank eingebaut. Ist der Wasserstoff verbraucht, schaltet der kleine Wankelmotor auf Benzinbetrieb um. Die Reichweite mit Wasserstoff soll laut Hersteller rund 200 Kilometer betragen.

Wasserstoffauto Mazda Premacy RE Hybrid mit Wankel und Elektromotor
Bild: Wikipedia

Opel HydroGen4

Der Opel HydroGen4 ist ein Brennstoffzellenfahrzeug, das auf der Internationalen Automobilausstellung 2007 in Frankfurt am Main vorgestellt wurde. Das von General Motors und dessen Tochterunternehmen Opel entwickelte Fahrzeug basiert auf dem Chevrolet Equinox und ist der Nachfolger des Brennstoffzellenfahrzeuges Opel HydroGen3, das weltweit in verschiedenen Demonstrationsprojekten eingesetzt wurde und auf dem Opel Zafira A basierte. Am 26. November 2008 wurden in Berlin die 10 Exemplare des HydroGen4 für das Demonstrationsprojekt Clean Energy Partnership (CEP) vorgestellt. Zu den betreibenden Partnerunternehmen gehören der ADAC, Allianz, Coca-Cola, Hilton, Linde, Schindler, Axel Springer, Total und Veolia. Ebenfalls teil am Projekt nahmen E-Plus 3M und ab Juni 2010 IKEA. Im Jahr 2012 wurde ein weiterer HydroGen4 an die hessische Staatskanzlei ausgeliefert, ebenfalls im Rahmen der CEP. 2009 hatten die Fahrzeuge der Testflotte bereits 1,6 Mio. Kilometer zurückgelegt. Im Mai 2014 befanden sich 119 Exemplare im Testbetrieb, die eine Gesamtstrecke von über 4,8 Millionen Kilometer zurückgelegt hatten.

Wasserstoffauto Opel HydroGen4 mit Brennstoffzellentechnologie
Bild: Wikipedia

BMW 5GT FCEV

Von der Verbrennung eines in flüssiger Form mitgeführten Wasserstoff-Vorrats, wie es 2006 das Modell Hydrogen 7 in die Praxis brachte, hat sich BMW inzwischen verabschiedet. Stattdessen dient das energiereiche Gas jetzt zur Umwandlung in Wasser und Strom. Letzterer wird in einem BMW-Elektromotor zu Antriebskraft verarbeitet. Während die Brennstoffzelle aus dem Toyota-Regal stammt, entwickelten die Bayern Tank- und Antriebssystem. Die Energieerzeugung findet unter der Fronthaube statt, der Verbrauch an der Hinterachse. Dort sitzt der E-Motor, der den von der Brennstoffzelle gelieferten Strom in 180 kW / 245 PS Leistung umsetzt. Die Reichweite mit einer Tankfüllung liegt bei etwa 500 Km, Fahrzeuge dienen momentan zu Test/Demonstrationszwecken, Serienfertigung offen.

Wasserstoffauto BMW 5GT FCEV mit Brennstoffzelle und Elektromotor
Bild: Wikipedia

Audi A7 Sportback h-tron quattro

Er spurtet in 7,9 Sekunden von 0 auf 100 km/h und erreicht 200 km/h Spitze. Er legt mit einer Tankfüllung mehr als 500 Kilometer zurück – und aus dem Auspuff kommen nur ein paar Tropfen Wasser: Der A7 Sportback h‑tron quattro nutzt zwei 85 kW starke Elektroantriebe mit einer Brennstoffzelle als Energielieferant. Jede der beiden E-Maschinen treibt die Räder einer Achse an. Darüber hinaus hat der H-Tron eine per Kabel an der Steckdose aufladbare Lithium-Ionen-Batterie an Bord, die beim Bremsen die Rekuperationsenergie speichert. Diese gibt sie in Form eines Boosts wieder ab, wenn der H-Tron schnell beschleunigt werden soll. Dann steht dem Fahrer nochmal Extra-Leistung zur Verfügung. Mit dem Batteriestrom verfügt der H-Tron über eine rein elektrische Reichweite von bis zu 50 Kilometer. Die Technikstudie von Audi ist ein echter quattro und damit ein Novum unter den Brennstoffzellenautos. Er ist nicht frei erhältlich, es sind aber einige dieser Exoten auf deutschen Strassen unterwegs.

Wasserstoffauto Audi A7 Sportback h-tron quattro mit Brennstoffzelle Akku und zwei E-Motoren
Bild: Wikipedia

Honda Clarity Fuel Cell

Der Honda Clarity Fuel Cell ist das weltweit erste Serienmodell einer Limousine, bei welcher der gesamte Antriebsstrang mit Brennstoffzelle komplett im Motorraum untergebracht ist. Dies wurde durch die Verwendung dünnerer Membrane möglich bei denen die Zell-Leistung um 50 Prozent erhöht, und somit die Anzahl verringert werden konnte. Honda nennt für die gesamte Antriebseinheit eine Volumeneinsparung von einem Drittel, somit benötigt die Antriebseinheit nicht mehr Bauraum als ein üblicher V6-Motor. Sie arbeitet mit 500 Volt Spannung, ein Turbokompressor mit zwei Ladern presst Luft in die Brennstoffzelle. Das Fahrwerk des Clarity hat hinten eine Mehrlenkerachse. Für die Karosserie werden hoch- und höchstfesten Stähle sowie Aluminium und Verbundwerkstoffe eingesetzt. Der  Clarity ist über Vertragshändler in Deutschland nicht erhältlich.

Wasserstoffauto Honda Clarity Fuel Cell
Bild: Wikipedia

Mercedes GLC F-Cell

Im Rahmen der IAA 2017 wurde ein Vorserienmodell des GLC F-Cell vorgestellt und erste technische Daten veröffentlicht. Der Elektromotor mit einer Leistung von 147 kW (200 PS) liefert ein Nenndrehmoment von 350 Nm und treibt die Hinterachse an. Die elektronisch begrenzte Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs liegt bei 160 km/h. Die elektrische Energie für den Antrieb kann sowohl von einer Lithium-Ionen-Batterie mit einer Nettoenergieinhalt von 9,3 kWh (brutto 13,8 kWh), als auch von der Brennstoffzelle bereitgestellt werden. Mittels Batterie kann eine rein elektrische Reichweite von 49 km (nach NEFZ) erzielt werden. Die Batterie ist über ein On-Board-Ladegerät mit einer maximalen Leistung von 7,2 kW wiederaufladbar und dient während des Fahrens in allen Fahrmodi auch der Rekuperation. Beim GLC F-Cell handelt es sich um das erste Brennstoffzellenfahrzeug, dessen elektrischer Energiespeicher extern geladen werden kann. Batterie und Brennstoffzelle bilden eine Symbiose, wobei die Batterie hinsichtlich Dynamik und die Brennstoffzelle hinsichtlich gleichmäßigem Betrieb ihre jeweiligen Stärken beisteuert. Als Energiespeicher für den benötigten Wasserstoff dienen zwei karbonfaserummantelte Tanks mit einem Fassungsvermögen von insgesamt 4,4 kg Wasserstoff. Der gasförmige Wasserstoff wird mit einem Druck von 700 bar gespeichert, was eine Betankungszeit von ca. 3 min für 437 km Reichweite rein mit Wasserstoff ermöglicht, inklusive Batterie 486 km. Der erste Drucktank befindet sich im Mitteltunnel des Fahrzeugs, der zweite unter der Rücksitzbank. Das Brennstoffzellensystem ist im Vergleich zum Vorgänger deutlich kompakter, sodass es vollständig im Motorraum untergebracht werden konnte. Im Vergleich zu früheren Brennstoffzellsystemen konnten 90 % Platin, 25 % Gewicht und 30 % Bauraum eingespart werden, was den Serieneinsatz wirtschaftlicher macht. Die Kombination der beiden Energiespeicher hebt das Leergewicht auf 2130 kg an. Das Brennstoffzellsystem des GLC F-CELL weist eine technische Besonderheit auf, denn erstmals wird ein elektrischer Turbolader statt eines Schraubenkompressors für die Versorgung der Brennstoffzelle mit Luft verwendet. So kann erstmals die Abwärme der Brennstoffzelle zum Antrieb der Turbine mitgenutzt werden, was die Effizienz des Systems um rund 15 % erhöht. Der GLC F-Cell war als Serienmodell von November 2018 bis April 2020 im Leasing erhältlich.

Wasserstoff SUV Mercedes GLC F-Cell mit Brennstoffzelle und Akku
Bild: Wikipedia

Toyota Mirai

Der Toyota Mirai ist ein viersitziges Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeug der oberen Mittelklasse. Nach allgemein üblichen Maßstäben handelte es sich zunächst um eine Mittelserienfertigung, da deutlich weniger als 1.000 Fahrzeuge im Monat gebaut wurden. Der Mirai wurde 2014 vorgestellt, am 15. Dezember 2014 begann der Verkauf in Japan. In Deutschland wurde der Wagen erstmals im September 2015 ausgeliefert. Bis September 2019 wurden 10.000 Mirai produziert, davon über 500 in Europa verkauft. Technisch ist der Toyota Mirai ein serieller Hybrid: Der Elektroantrieb bezieht seine Energie aus einer Traktionsbatterie. Sie besteht aus 34 Modulen Nickel-Metallhydrid und hat eine Kapazität von 6,5 Ah bei 244,8 V. Diese wird im Fahrbetrieb von einer Brennstoffzelle nachgeladen, die aus 700-bar-Drucktanks, die vor und hinter der Hinterachse liegen, mit Wasserstoff versorgt wird. Jeder der Tanks kann bei 700 bar etwa 2,5 kg Wasserstoff (gesamt 122,4 L) aufnehmen. Der Toyota Mirai erzielt so eine Reichweite von bis zu 500 km. Der Elektromotor treibt den Wagen mit einer Leistung von 114 kW (155 PS) an. Das maximale Drehmoment liegt bei 335 Nm, und die Höchstgeschwindigkeit liegt bei 178 km/h. In Deutschland ist eine Förderung mit dem Umweltbonus möglich.

Wasserstoffauto Toyota Mirai erste Generation mit Brennstoffzelle
Bild: Wikipedia

Hyundai Nexo

Der Hyundai Nexo ist ein fünfsitziges Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeug. Er wird seit 2018 in Ulsan (Südkorea) produziert. Der Nexo wurde im Januar 2018 auf der CES in Las Vegas vorgestellt und ist seit Sommer 2018 erhältlich. Der Nexo hat einen Elektromotor, den eine Brennstoffzelle mit Elektroenergie versorgt. Die Zelle ist die 4.Generation von Hyundai. Ihr Platin-Anteil und damit die Kosten der Brennstoffzelle konnten vermindert werden. Der Nexo hat drei gleich große Karbonfibertanks im Fahrzeugboden, wobei zwei vor und einer hinter der Hinterachse platziert sind. Der Tankvorgang mit Wasserstoff dauert unter fünf Minuten. Das Maximale Drehmoment liegt bei 395Nm, die Leistung bei 120KW (163PS). Die Reichweite liegt bei etwa 566Km, Höchstgeschwindigkeit bei 178Km/h. In Deutschland ist eine Förderung mit dem Umweltbonus möglich.




Wasserstoffauto Hyundai Nexo, nachfolger des Hyundai ix35 Fuel Cell
Bild: Wikipedia

Toyota Mirai 2.0

Der nächste Toyota Mirai wirft seine Schatten voraus. Auf der Tokyo Motor Show ende Oktober 2019 gibt der japanische Automobilhersteller mit dem Mirai Concept einen konkreten Ausblick auf die zweite Modellgeneration der Brennstoffzellen-Limousine – mit mehr Reichweite, mehr Fahrspaß, größeren Fahrzeugabmessungen und einem sportlich-eleganten Design. Marktstart in Europa noch 2020. Die Reichweite mit einer Tankfüllung wird sich etwa um 30% erhöhen gegenüber dem Vorgänger und somit bei etwa 650 Km liegen. Der Heckantrieb, 20 Zoll Felgen und 5 statt 4 Sitzplätze sind ausserdem neu. In Deutschland ist eine Förderung mit dem Umweltbonus möglich.

Wasserstoffauto Toyota Mirai die 2. Generation mit vielen Verbesserungen
Bild: Toyota

GAC Aion LX Hydrogen

Das auf dem GAC Techday 2020 enthüllte Brennstoffzellen-Auto der Chinesischen GAC-Group gleicht äußerlich dem Aion LX, einem 4,79 Meter langen SUV-Coupé mit Batterie-elektischem Antrieb. Die Wasserstoffvariante baut auf der gleichen Architektur auf (GAC Electrical Platform, GEP 2.0) und hat eine 68-kW-Brennstoffzelle mit 62 Prozent Wirkungsgrad an Bord, die Gesamtleistung soll damit 150 kW (204 PS) betragen, der E-Motor soll 350 Newtonmeter maximales Drehmoment bereitstellen. Laut Hersteller soll die NEFZ-Reichweite 650 Kilometer betragen. GAC will noch 2020 mit der Erprobungsphase des Brennstoffzellen-LX beginnen.

Wasserstoff SUV der Chinesischen GAC-Group
Bild: GAC-Group

H2X Snowy

Erstes Projekt des neu gegründeten Unternehmens aus New South Wales ist ein H2-SUV namens Snowy, dessen Einführung für 2022 angestrebt wird. Zu dem Snowy, benannt nach dem Wasserkraftwerksprojekt Snowy Mountains, veröffentlichte das Unternehmen bereits ein Rendering. Daneben plant H2X weitere mit Wasserstoff betriebene Fahrzeugtypen wie ein Taxi und auch einen Traktor. Das Wasserstoff-SUV soll über einen 190 kW starken Elektromotor an der Vorderachse verfügen und in 6,9 Sekunden auf 100 km/h beschleunigen können. Die Brennstoffzelle soll 60 kW leisten und von einem 5 Kilogramm fassenden Wasserstofftank versorgt werden, die NEFZ-Reichweite gibt H2X mit 650 Kilometern an. Zudem sollen die Fahrzeuge von H2X über einen Superkondensator verfügen, der beim Bremsen gewonnene Energie effizient zwischenspeichert. Als weitere Innovation wird die „Suspension Energy Capture“ genannt. Das System ist eine regenerative Federung, welche die Bewegungsenergie des Fahrwerks in elektrische Energie umwandelt.

Wasserstoff SUV des Australischen Startups H2X
Bild: h2x.earth
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