Der BMW X5 schießt auf die Kurvenkombination zu: Erst links herum, gefolgt von einer lang gezogenen Rechtskurve, die es in sich hat. Wir befinden uns auf einem Handlingkurs, also einer Strecke, bei der sich die automobile Spreu fahrdynamisch vom Weizen trennt. Umso mehr, als dass der Untergrund das blanke Eis eines zugefrorenen Sees nahe dem nordschwedischen Arjeplog ist. Das Münchner SUV lässt sich nicht lange bitten und absolviert die knifflige Stelle souverän mit einem leichten Drift, der den Fahrer vor keinerlei Probleme stellt.
Alles ganz normal, auch wenn dieser X5 kein Gewöhnlicher ist, sondern ein Prototyp namens BMW iX5 Hydrogen, also ein Brennstoffzellenauto. Davon merkt man im Fahrzeug wenig, der BMW-Crossover meistert den Eissee genauso problemlos wie die verschneiten Landstraßen. Die Brennstoffzellenversion des Crossovers fährt sich genauso unkompliziert wie die Plug-in-Hybrid-Version des X5, die die technische Basis für den Prototypen bildet. Genau darum geht es Jürgen Guldner. „Wir sind besonders stolz darauf, dass die Brennstoffzelle die Befehle des Dynamikfahrpedals ohne Verzögerung umsetzt“, strahlt der Leiter der BMW Wasserstoff-Brennstoffzellen-Technologie und -Fahrzeugprojekte.
Elektrischer Turbolader sorgt für Schub
Was so selbstverständlich klingt, ist alles andere als trivial. Denn es müssen viele Elemente perfekt aufeinander abgestimmt werden, um ein unspektakuläres Fahrverhalten zu generieren. Da betreten die Experten beim BMW iX5 Hydrogen in vielerlei Hinsicht Neuland. Zumal die Münchner Ingenieure sich zum Ziel gesetzt haben, ein Brennstoffzellen-Fahrzeug zu konstruieren, das eine Dauer-Leistung von 125 kW / 170 kW schafft und damit die aktuell stärkste Brennstoffzelle in einem Pkw hat.
180 Kilogramm schwer ist die Brennstoffzelle, die BMW im Motorraum des iX5 untergebracht hat. Ingenieur Jürgen Guldner (l.) erklärt dem Autor die Details des Antriebs, mit dem der SUV bis zu 600 Kilometer weit kommt. Foto: BMW
Damit die diese Power auch konstant generieren kann, sorgt ein elektrisch angesteuerter Turbolader für eine Sauerstoff-Druckbetankung. So kann der Wasserstoff mit dem Sauerstoff reagieren und erzeugt Strom. „Die Brennstoffzelle muss sofort Leistung bringen“; erklärt Techniker Robert Halas die Herausforderung.
Das Brennstoffzellen-Herz des BMW iX5 Hydrogen befindet sich im Motorraum, ist ähnlich groß wie ein Dreizylinder Verbrennungsmotor und wiegt rund 180 Kilogramm. Die Tanks, in denen der Wasserstoff mit einem Druck von 700 bar aufbewahrt wird, befinden sich unter der Rückbank sowie im Mitteltunnel und haben eine Kapazität von sechs Kilogramm, was einer Reichweite von rund 600 Kilometern entspricht.
2,3 kWh-Akku als Hilfsantrieb
Bei BMW steht die Dynamik stets ganz oben auf dem Lastenheft. Also befindet sich unter dem Kofferraumboden ein 150-kW-Hochvoltspeicher mit einer Kapazität von 2,3 Kilowattstunden, der die Systemleistung des BMW iX5 Hydrogen auf 275 kW / 374 PS schraubt. Die Kraft kommt von einem BMW-Elektromotor der fünften Generation, der die Hinterachse antreibt. Batterieelektrisch kommt der Brennstoffzellen-X5 zwischen zehn und 15 Kilometer weit. Die Besonderheit dieses Akkus im BMW iX5 Hydrogen ist, dass er die Kraft sehr schnell abgeben und die Zellen genauso schnell wieder geladen werden können. So erreicht das rund 2,5 Tonnen schwere SUV in weniger als sieben Sekunden die 100-km/h-Marke und ist konstant bis zu 190 km/h schnell.
Damit dieser Boost auch stets zur Verfügung steht, füllt die Brennstoffzelle wann immer es geht, vom Fahrer unbemerkt den Hochvoltspeicher mit Strom, sodass dieser immer einen Ladezustand zwischen 60 und 80 Prozent hat. Auch sonst hat der Wasserstoff-X5 keinerlei Einschränkungen: Der Kofferraum ist genauso groß wie der des PHEV-BMW X5 xDrive45e und das Luftfederfahrwerk sorgt für ausreichenden Komfort.
Der BMW iX5 Hydrogen nutzt für den Start einen batterieelektrischen Antrieb. Erst später schaltet sich die Brennstoffzelle zu – der Fahrstrom muss erst im Stack aus Wasserstoff gewonnen werden. Foto: BMW
Wer glaubt, dass es sich bei dem BMW iX5 Hydrogen um eine Fingerübung technikverliebter Ingenieure handelt, irrt: Ende des Jahres wird es eine Kleinserie des Brennstoffzellen-Kraxlers geben. Und bis zum Ende des Jahrzehnts sollen die Brennstoffzellen-Varianten genauso viel kosten wie die batterieelektrische Version, 100 Kilogramm leichter sein und eine ähnliche Reichweite bieten. Dann wird es auch einen BMW iX5 Hydrogen mit Allradantrieb geben, denn dann passt unter die Brennstoffzelle vorne noch ein weiterer Elektromotor.
Eine Plattform für Batterie- und Brennstoffzellenautos
Gemäß der BMW-Strategie sollen BEVs und Brennstoffzellen-Fahrzeuge sich eine Plattform teilen. Anstelle von Akkuzellen werden sich dann die Wasserstofftanks in dem Batteriekasten befinden. Durch diese Synergien wird der Preis gedrückt. Die Brennstoffzelle in einem Pkw unterscheidet sich dann nicht von einer in einem Lkw. Der Platinanteil wird sukzessive verringert und ist ein Recycling-Produkt von Katalysatoren aus Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor.
Auch eine Koexistenz von Wasserstoff und batterieelektrischer Mobilität scheint möglich. Laut der Studie des Hydrogen Councils „Roadmap towards zero Emissions“ unterscheidet sich die CO2-Bilanz der reinen Stromer (BEVs) und der Brennstoffzellenfahrzeuge kaum, wenn man den gesamten Lebenszyklus in Betracht zieht. Zudem müsse der Strom immer in der Nähe des Netzes produziert werden, während der Wasserstoff über große Entfernungen per Schiff oder in einer Pipeline transportiert werden kann.
Die Vereinigten Arabischen Emirate beschäftigen sich schon eine Weile mit der Idee, die Kraft der Sonne zu nutzen, um grünen Wasserstoff herzustellen und haben zusammen mit Deutschland eine Wasserstoff-Taskforce gegründet. Ob Solarenergie oder Windkraft, der große Vorteil des Wasserstoffs ist, dass er nicht nur als „Treibstoff“, sondern auch als Energiespeicher genutzt werden kann. Neben Schiffen, Zügen oder Tanklastern können eben auch die Gaspipelines den Wasserstoff zum Verbraucher bringen. Zum einen dürfte es aufgrund des weitverzweigten Gaspipelinenetzes auch möglich sein, Teilabschnitte für den Wasserstoff freizugeben.
Außerdem tüfteln Firmen wie Linde Engineering an einer Möglichkeit, die beiden Gase gemeinsam durch die Röhren zu jagen, um sie dann bei Ankunft am Zielort mithilfe von Membranen wieder zu trennen und hat bereits eine erste Pilotanlage in Dormagen in Betrieb genommen. BMW unterstützt die AFIR (Alternative FuelsInfrastructure Regulation), die sich zum Ziel gesetzt hat, dass das Wasserstoff-Tankstellen-Netz so eng geknüpft ist, das an den Haupt-Verkehrsadern ein Abstand von 150 Kilometern zwischen den Tankmöglichkeiten besteht. Doch das ist dem Münchner Autobauer nicht genug: Wenn es nach BMW geht, soll der Abstand bis 2027 lediglich 100 Kilometer betragen