BMW iX5 Hydrogen: Warum BMW an Brennstoffzellen-Autos festhält
Beim Besuch der Brennstoffzellenproduktion im BMW-Forschungshaus Garching wird ziemlich schnell klar, warum die Massenproduktion von Wasserstoffautos noch einige Hürden überwinden muss. Hunderte von Zellen pro Stack müssen mit Steckern einzeln angeschlossen werden. "Das passiert rein manuell und erfordert höchste Genauigkeit" , erläutert Produktionsleiterin Claudia Stephan. Die in Garching seit August 2022 produzierten Module werden nun im Münchner Forschungszentrum von BMW mit Tanks, Akku und Antrieb zum iX5 Hydrogen "verheiratet" . Doch kaufen kann man die Wasserstoffautos noch lange nicht.
BMW ist neben Opel einer der beiden verbliebenen deutschen Autohersteller, die noch auf Wasserstoffantriebe im Pkw-Bereich setzen. Mercedes-Benz hat das Konzept im August 2021 aufgegeben(öffnet im neuen Fenster) , VW bereits im Mai 2020 . Brennstoffzellenautos seien für die Marke VW "in naher Zukunft keine Option" , hieß es damals.
BMW will keine Kunden verlieren
Bei BMW sieht man das jedoch anders. "Technologieoffenheit" heißt das Schlagwort der Münchner. So hält Konzernchef Oliver Zipse ein Verbrenner-Aus ab 2035 für voreilig. Neben sogenannten synthetischen Treibstoffen könnte künftig auch grüner Wasserstoff die Limousinen und SUVs antreiben.
Projektmanager Jürgen Guldner macht beim Besuch im Forschungs- und Technologiehaus in Garching bei München gleich mehrere Gründe dafür geltend. "Als BMW sind wir sehr kundenorientiert, und wir bekommen von einigen unserer Kunden zurückgespiegelt, dass das Thema batterieelektrische Mobilität nicht wirklich zu 100 Prozent in die täglichen, wöchentlichen, monatlichen Mobilitätsbedürfnisse passt" , sagt Guldner.
Brennstoffzelle statt Wasserstoffverbrenner
So wollten Kunden zwar die Vorteile des batterieelektrischen Antriebs nutzen, sagten aber: "Ich kann's mir nicht leisten, immer 20, 25, 30 Minuten irgendwo zum Aufladen zu fahren, wenn das Auto das gerade braucht." Der Wunsch laute: "Ich will elektrisches Fahren, aber ich will mein Nutzungsverhalten von heute beibehalten können."
BMW verfolgt das Thema Wasserstoff schon seit etlichen Jahren . Und hat inzwischen dazugelernt. So wird es einen Wasserstoffverbrennungsmotor, wie beim Hydrogen 7, nicht mehr geben. Der für den Antrieb erforderliche Flüssigwasserstoff sei im Pkw nicht über Wochen kalt zu halten, sagt Guldner. Daher hat sich BMW inzwischen auf die Brennstoffzelle fokussiert.
Die eigentliche Zelle, eine rechteckige, dünne Metallplatte, liefert dabei Kooperationspartner Toyota aus Japan. Der Autohersteller hat bereits den Mirai im Angebot und von dem Brennstoffzellenauto im Oktober 2022 immerhin 30 Stück in Deutschland verkauft.
Die übrigen Komponenten produziert BMW selbst.
Stacking-Anlage selbst entwickelt
Das Werk in Landshut stellt das Stack-Gehäuse aus Leichtmetall her(öffnet im neuen Fenster) und ebenso die sogenannte Mediendruckplatte aus Kunststoff- und Leichtmetallgussteilen, die als luft- und wasserdichter Verschluss des Stack-Gehäuses dient.
Die Brennstoffzellen werden im Forschungshaus in einer selbst entwickelten Stacking-Anlage überprüft und dann in das Gehäuse gefüllt. Mit einem Druck von fünf Tonnen werden die Zellen abschließend auf das Endvolumen und die Endhöhe des Stacks zusammengepresst. "Dabei kommt es auf die höchste Präzision an, damit wir nachher die Gase gut durch die sogenannten Ports leiten können, um einen erfolgreichen Umsatz des Wasserstoffs und Sauerstoffs in der Zelle zu haben" , sagt Stephan. Zwischen den Zellen müsse es einen guten Kontakt geben. Zudem müsse der Stack dicht sein.
125 kW Dauerleistung
Damit die Zellen Strom liefern können, müssen sie zuerst mit Wasserstoff aktiviert werden. Der dazu erforderliche Verbrauch soll kontinuierlich gesenkt werden, erläutert Stephan. Das sei "im Großserienbetrieb ganz, ganz wichtig" .
Der Brennstoffzellenstack liefert laut Guldner eine kontinuierliche Leistung von 125 Kilowatt (kW). Das sei die stärkste Pkw-Zelle auf dem Markt. Die Spannung sei auf 400-Volt-Niveau, allerdings werde ein DC-DC-Wandler dazwischengeschaltet, um die Spannung zu stabilisieren. Denn diese ändere sich mit der Leistung.
Zusätzliche Leistung aus Akku
Um zusätzliche Leistung für Motoren bereitstellen zu können, verfügt der iX5 Hydrogen über einen Lithium-Ionen-Akku mit einer Kapazität von etwa 10 kWh. Der Akku liefert 150 kW, so dass das Gesamtsystem 275 kW (374 PS) erreicht. Die beiden Drucktanks können 6 kg Wasserstoff speichern, was für 500 km nach dem Prüfzyklus WLTP reichen soll. Diese 500 km stehen laut Guldner sommers wie winters zur Verfügung, da die Abwärme der Brennstoffzelle für die Klimatisierung des Fahrzeugs genutzt werden könne. Ein weiterer Vorteil der Technik: Die Reichweite bleibe über die Lebensdauer des Stacks gleich, da diese nur von der Tankgröße abhänge.
Doch die Wasserstofftechnik hat laut BMW noch weitere Vorteile. So würden für den Antrieb keine Seltenen Erden benötigt, sagt Guldner mit Blick auf die teilweise schwierige Situation auf dem Rohstoffmarkt. Das für die Zellen erforderliche Platin stamme derzeit schon zur Hälfte aus dem Recycling. Zudem könne künftig wohl noch mehr Platin aus Verbrennerkatalysatoren genutzt werden.
Der Tatsache, dass ein Brennstoffzellenaggregat die Dimensionen eines üblichen Verbrennermotors hat, kann BMW ebenfalls etwas Positives abgewinnen. Dadurch könnten viele Komponenten aus der Verbrennerwelt weiterhin genutzt werden. Das Know-how für den Wasserstoff lasse sich "mit altem Verbrennerwissen kombinieren" .
Doch was ist mit den bekannten Nachteilen der Wasserstofftechnik?
Brennstoffzelle ist nicht besonders effizient
Schließlich ist die Technik längst nicht so effizient wie ein Elektroantrieb auf Batteriebasis. Das betrifft sowohl die Herstellung des Wasserstoffs als auch die Erzeugung des Stroms. Studien zufolge benötigen Brennstoffzellenautos 54 kWh pro 100 km. Das ist drei Mal so viel wie bei einem batteriebetriebenen Elektroauto. Zudem ist die Infrastruktur bislang nur sehr rudimentär ausgebaut.
Doch BMW ficht diese Kritik nicht an. Guldner verweist unter anderem auf Studien, wonach der Aufbau einer parallelen Infrastruktur für Wasserstoff kostengünstiger sei, als das komplette Stromnetz für eine Ladeinfrastruktur aufzurüsten. Zudem seien Wasserstoffautos für Kunden interessant, die keine eigene Lademöglichkeit hätten.
Industrie braucht künftig den meisten Wasserstoff
Dabei geht BMW nicht davon aus, dass der gesamte grüne Wasserstoff künftig für die Dekarbonisierung der Industrie oder andere Einsatzzwecke benötigt wird. "Was der Transport- und Pkw-Sektor braucht, ist so verschwindend gering, dass das eigentlich gar nicht im großen Gesamtbild eine Rolle spielt" , sagt Guldner. Wichtig sei, dass weltweit eine Wasserstoffwirtschaft aufgebaut werde.
Ob BMW in Kooperation mit Toyota tatsächlich eine Serienproduktion aufbauen wird, scheint aber noch offen. Das dürfte unter anderem davon abhängen, wie sich die nun gebauten Testwagen in der Praxis schlagen. Ebenfalls könnten Wasserstoffautos durch die weitere Entwicklung der Akkutechnik obsolet werden. Schon jetzt gibt BMW für den iX xDrive50 eine Reichweite von bis zu 630 km an. Die Ladezeiten sind auf Langstrecken inzwischen ebenfalls akzeptabel. Kunden, die künftig ein Brennstoffzellenauto bevorzugen, dürften rar gesät sein.
Entscheidend ist zudem, ob es gelingt, die Produktionskosten niedrig zu halten. Denn am Ende soll das Brennstoffzellenauto nicht mehr als ein vergleichbares Batterieauto kosten. Mit so viel Handarbeit wie im Forschungshaus Garching wird das wohl nicht gelingen.
Offenlegung: Golem.de hat auf Einladung von BMW an einer eintägigen Veranstaltung in der Umgebung von München teilgenommen. Die Kosten für die Anreise wurden zur Gänze von BMW übernommen. Unsere Berichterstattung ist davon nicht beeinflusst und bleibt gewohnt neutral und kritisch. Der Artikel ist, wie alle anderen auf unserem Portal, unabhängig verfasst und unterliegt keinerlei Vorgaben seitens Dritter.