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Erste Einblicke in das Antriebssystem des BMW i Hydrogen NEXT

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

BMW hat erste virtuelle Einblicke in das Antriebssystem des BMW i Hydrogen NEXT mit Wasserstoff-Brennstoffzellen-Antrieb präsentiert.

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Die zweite Generation des BMW Wasserstoff-Brennstoffzellen-Antriebs mit einer Systemleistung von 275 kW wird im BMW i Hydrogen NEXT ab 2022 pilotiert
Die zweite Generation des BMW Wasserstoff-Brennstoffzellen-Antriebs mit einer Systemleistung von 275 kW wird im BMW i Hydrogen NEXT ab 2022 pilotiert
(Bild: BMW)

„Wir sind überzeugt, dass künftig verschiedene alternative Antriebsformen nebeneinander existieren werden, da es keine alleinige Lösung gibt, die sämtliche Mobilitätsanforderungen der Kunden weltweit abdeckt“, betont BMW-Entwicklungsvorstand Klaus Fröhlich. „Der Wasserstoff-Brennstoffzellen-Antrieb kann langfristig eine vierte Säule in unserem Antriebsportfolio werden. Hier bietet sich insbesondere das obere Ende unserer X-Familie an, die sich großer Beliebtheit bei unseren Kunden erfreut.“ Seit 2013 arbeitet BMW in der Brennstoffzellen-Technologie mit Toyota zusammen.

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Zukunftsperspektive für Wasserstoff-Brennstoffzellen-Technologie

Laut Fröhlich steht für BMW das langfristige Potenzial des Brennstoffzellen-Antriebs außer Frage. Seinen Kunden will der Münchener Autobauer kurzfristig allerdings noch kein Serienfahrzeug mit Wasserstoff-Brennstoffzellen-Technologie anbieten. Dies liege vorrangig an den aktuell noch nicht passenden Rahmenbedingungen.

„Aus unserer Sicht muss Wasserstoff als Energieträger zunächst in hinreichenden Mengen, mit grünem Strom und zu wettbewerbsfähigen Preisen produziert werden“, so Fröhlich. „Wasserstoff wird dann vor allem in Anwendungen eingesetzt werden, die nicht direkt elektrifizierbar sind, also etwa im Schwerlastverkehr auf der Langstrecke.“

Zudem sei die benötigte Infrastruktur wie ein europäisches, flächendeckendes Netz an Wasserstofftankstellen derzeit noch nicht gegeben, um BMW-Kunden ein Fahrzeug-Angebot zu machen. BMW setze jedoch die Entwicklungsbemühungen bei der Wasserstoff-Brennstoffzellen-Technologie fort und nutze die Zeit, um die Herstellungskosten des Antriebssystems zu reduzieren, bis die Infrastruktur sowie eine ausreichende Versorgung nachhaltig produzierten Wasserstoffs gegeben sind.

Aktuell bietet BMW bereits batterieelektrische Fahrzeuge an und möchte bis 2023 ein breites Angebot elektrifizierter Fahrzeuge für seine Kunden bereithalten. Insgesamt seien laut Fröhlich bis dahin 25 Modelle geplant, davon mindestens zwölf mit vollelektrischem Antrieb.

Erste technische Details des Antriebs im BMW i Hydrogen NEXT

„Beim Antriebsystem des BMW i Hydrogen NEXT erzeugt das Brennstoffzellensystem bis zu 125 kW elektrische Leistung, die aus der chemischen Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff aus der Luft gewonnen wird“, so Jürgen Guldner, Leiter BMW Wasserstoff-Brennstoffzellen-Technologie und -Fahrzeugprojekte. „Somit stößt das Fahrzeug nur Wasserdampf aus. Der elektrische Wandler, der sich unterhalb der Brennstoffzelle befindet, passt deren Spannungsniveau an die des elektrischen Antriebs sowie der Leistungspuffer-Batterie an. Diese wird von der Bremsenergie sowie der Energie der Brennstoffzelle gespeist. Im Fahrzeug selbst sind zwei 700-bar-Tanks untergebracht, die zusammen sechs Kilogramm Wasserstoff fassen. Dies garantiert große Reichweiten bei allen Wetterbedingungen. Der Tankvorgang nimmt nur drei bis vier Minuten in Anspruch“.

Im BMW i Hydrogen NEXT integriert ist auch der E-Antrieb der fünften Generation, wie er erstmalig im BMW iX3 zum Einsatz kommen soll. Die Leistungspuffer-Batterie, die oberhalb der E-Maschine positioniert ist, kann beispielsweise beim Überholen oder Beschleunigen für zusätzliche Dynamik sorgen.

Die Systemleistung beträgt insgesamt 275 kW. Mit diesem wasserstoff-brennstoffzellen-elektrischen Antrieb ausgestattet möchte BMW 2022 eine Kleinserie vorstellen, basierend auf dem aktuellen BMW X5. Frühestens in der zweiten Hälfte dieses Jahrzehnts und abhängig von Marktanforderungen und Rahmenbedingungen will BMW dann mit einem Kundenangebot mit Wasserstoff-Brennstoffzellen-Technologie an den Start gehen.

Weiterführung der Zusammenarbeit mit Toyota

Um bis zur zweiten Hälfte des Jahrzehnts auf die technologischen Anforderungen eines Wasserstoff-Brennstoffzellen-Fahrzeugs vorbereitet zu sein, kooperiert BMW seit 2013 mit der Toyota Motor Corporation.

Basierend auf einem Produkt-Entwicklungs-Kooperations-Vertrag arbeiten beide Hersteller gemeinsam an Brennstoffzellen-Antriebssystemen sowie an skalierbaren, modularen Komponenten für Wasserstoff-Brennstoffzellen-Fahrzeuge.

Beim BMW i Hydrogen NEXT kommen bereits Brennstoffzellen aus der Kooperation mit Toyota zum Einsatz. Der Brennstoffzellen-Stack sowie das Gesamtsystem sind originäre Entwicklungen von BMW.

Zusätzlich zur Zusammenarbeit mit Toyota, die auf die Entwicklung und Industrialisierung der Brennstoffzellen-Technologie für deren Massenmarkttauglichkeit ausgerichtet ist, sind beide Unternehmen Gründungsmitglieder des Hydrogen Council.

Seit 2017 sind viele weitere führende Unternehmen der Energiebranche, Wirtschaft und Industrie beigetreten. Inzwischen umfasst der Hydrogen Council mehr als 80 Mitglieder.

Forschungsprojekt BRYSON entwickelt Wasserstoffspeicher

BMW Group engagiert sich zudem im Forschungsprojekt BRYSON (BauRaumeffiziente HYdrogenSpeicher Optimierter Nutzbarkeit).

Das Ziel dieses Zusammenschlusses von BMW, der Hochschule München, der Leichtbauzentrum Sachsen, der Technischen Universität Dresden sowie WELA ist die Entwicklung neuartiger Wasserstoffdruckspeicher. Diese sollen so konzipiert sein, dass sie sich einfach in universelle Fahrzeugarchitekturen integrieren lassen. Projektziel ist die Entwicklung von Tankbehältern in Flachbauweise.

Das auf dreieinhalb Jahre angelegte Projekt, das ebenfalls vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert wird, wird zudem eine Senkung der Herstellkosten von Wasserstoff-Tanks für Brennstoffzellen-Fahrzeuge zur Folge haben. Dies soll deren Wettbewerbsfähigkeit im Vergleich zu batterieelektrischen Fahrzeugen verbessern.

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