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Brennstoffzellen-Autos Die Alternative zum Dieselantrieb

Die neue Brennstoffzellengeneration von Hyundai heißt Nexo. Sie startet im Sommer. Aber auch Toyota und Honda verkaufen Fahrzeuge mit Brennstoffzellen-Technik. handwerk magazin zeigt den gegenwärtigen Stand der Entwicklung.

Themenseiten: TS Brennstoffzelle und TS Diesel

Hyundai Motor hat auf der Consumer Electronics Show (CES) Anfang des Jahres in Las Vegas die Modellbezeichnung seines neuen Serienbrennstoffzellenfahrzeugs bekannt gegeben: Nexo. Das Technologieflaggschiff kombiniert den umweltfreundlichen Brennstoffzellenantrieb mit neuen Assistenzsystemen und einem großzügigen Platzangebot. Aber auch andere Hersteller haben inzwischen ein Brennstoffzellenfahrzeug im Angebot.

Hyundai Nexo kommt im Sommer

Der Hyundai Nexo wird in Deutschland ab dem Sommer 2018 angeboten. Wie auch die erste Generation des Brennstoffzellenfahrzeugs, der Hyundai ix35 Fuel Cell, wird der Nexo für Privat- und Gewerbekunden gleichermaßen erhältlich sein. Der neue Kompakt-SUV greift auf eine komplett eigenständige Plattform zurück. Durch die Anordnung der Antriebstechnologie kann das Platzangebot und das Kofferraumvolumen verbessert werden. Der Radstand des Nexo von 2,79 Metern gewährt den Passagieren viel Platz im Innenraum und eine komfortable Beinfreiheit.

Die Reichweite des Nexo beträgt fast 800 Kilometern nach europäischem Fahrzyklus NEFZ und übertrifft damit die Reichweite des Hyundai ix35 Fuel Cell um mehr als 30 Prozent. Der Antrieb des Hyundai Nexo leistet 120 kW (163 PS). Den nötigen Fahrstrom erzeugt das neugestaltete Brennstoffzellensystem, das weniger Bauraum bei verbesserter Leistung bietet und einen auf 60 Prozent gesteigerten Wirkungsgrad aufweist. Durch das gegenüber dem ix35 Fuel Cell reduzierte Fahrzeuggewicht und die um 20 kW (27 PS) gesteigerte Leistung verbessert der Nexo den Beschleunigungswert 0 bis 100 km/h um drei Sekunden. Der Hyundai Nexo wurde noch nicht für den deutschen Markt homologiert. Die Homologation und die Kraftstoffverbrauchermittlung der deutschen Länderausführung erfolgt im Rahmen der Markteinführung.

Mercedes GLC F-Cell startet

Mercedes-Benz präsentiert auf der letzten IAA in Frankfurt mit Vorserienmodellen des neuen Mercedes-Benz GLC F‑CELL den nächsten Meilenstein auf dem Weg zum emissionsfreien Fahren. Unter der Technologiebezeichnung EQ Power elektrisiert das neueste für die Serie vorgesehene Elektromodell der Mercedes-Benz-Familie gleich zweifach, denn es soll weltweit erstmalig die innovative Brennstoffzellen- und Batterietechnik zu einem Plug-in-Hybrid kombinieren: Neben Wasserstoff wird die rein elektrische Variante des SUV auch Strom „tanken“. Das Zusammenspiel zwischen Batterie und Brennstoffzelle sowie kurze Betankungszeiten sollen den GLC F‑CELL künftig zu einem alltagstauglichen elektrischen Begleiter für die Langstrecke machen. Mit 4,4 kg Wasserstoff an Bord produziert das Vorserienmodell genügend Energie für eine Reichweite von bis zu 437 km im NEFZ. Zusätzlich profitiert der F‑CELL Fahrer von einer Reichweite von bis zu 49 km im NEFZ aus der großen Lithium-Ionen-Batterie. Eine Leistung von 147 kW sorgt gleichzeitig für Dynamik und lokal emissionsfreien Fahrspaß.

Mercedes hatte 2009 die Fertigung der B-Klasse F-Cell „unter Serienbedingungen“ anlaufen lassen. Ende 2013 übernahm Baden-Württembergs Ministerpräsident Winfried Kretschmann ein Modell als Dienstwagen. Mittelfristig will man nun „eine nennenswerte Zahl“ des SUV-Modells GLC mit Brennstoffzelle auf den Markt bringen, wie Daimler-Chef Dieter Zetsche auf dem Genfer Automobilsalon verkündete, „um auch in diesem Bereich ‚State of the Art‘ bieten zu können“.

Hyundai IX35 Fuel Cell

Hyundai ix35 Fuel Cell

„Marktführer“ im Feld der Brennstoffzellen-Fahrzeuge ist derzeit Hyundai mit dem seit 2013 gebauten ix35 Fuel Cell, dem weltweit ersten Serienmodell dieser Art. Allein 50 Exemplare laufen derzeit im Carsharing-Fuhrpark „BeeZero“, einem Gemeinschaftsprojekt mit Industriegas-Spezialist und Wasserstoff-Lieferant Linde. Der südkoreanische Hersteller hat mittlerweile 20 Jahre Entwicklungserfahrung mit dieser Technologie gesammelt.

Antrieb: Permanenterregter Synchron-Elektromotor
Leistung:
130 kW (177 PS), 300 Nm
Reichweite:
620 km
Fahrleistungen:
0 –100 km/h in 9,0 s, 161 km/h
Preis:
ab 65.450 Euro



Toyota Mirai

Toyota Mirai

Aus dem Reigen der japanischen Autobauer prescht derzeit Toyota mit dem auf der IAA 2015 erstmals präsentierten Mirai vor: Die viertürige Limousine ist mit einem 113 kW (150 PS) starken Elektroaggregat motorisiert, das aus einer konzern-eigen entwickelten Brennstoffzelle versorgt wird. Dank einem Verbrauch von 0,76 kg pro 100 km sind rund 500 Kilometer Reichweite möglich. Der Tank ist laut Werksangabe in rund drei bis maximal fünf Minuten gefüllt.

Antrieb: Permanenterregter Synchron-Elektromotor
Leistung:
113 kW (150 PS), 335 Nm
Reichweite
: 500 km
Fahrleistungen:
0 –100 km/h in 9,6 s, 178 km/h
Preis:
78.600 Euro



Honda Clarity Fuel Cell

Honda Clarity Fuel Cell

Honda will mittelfristig nachziehen, spätestens bis 2025: Dann sollen alternative Antriebe – darunter auch Brennstoffzellen-Fahrzeuge – zwei Drittel der europäischen Verkäufe ausmachen, so der jüngste Marschbefehl von Honda-Europe-Chef Katsushi Inoue. Erste Weichen dazu hat Honda – die sich nun auch schon 20 Jahre mit der Brennstoffzellen-Technik beschäftigen – Ende 2009 mit der Präsentation des „FCX Clarity“ gestellt, der seither kontinuierlich weiterentwickelt wurde. 2016 führte der Konzern den bereits in Japan erhältlichen Clarity Fuel Cell in Europa ein. Die viertürige Limousine wartet mit einer Reichweite von 620 Kilometern auf.

Antrieb: Drehstrom-Asynchron Elektromotor
Leistung:
100 kW (136 PS), 300 Nm
Reichweite:
594 km
Fahrleistungen:
0 –100 km/h in 12,5 s, 160 km/h
Preis:
65.450 Euro


Nissan e-NV 200 mit Brennstoffzelle

Nissan und der französische Wasserstoff-Technologiekonzern Symbio haben den Elektro-Transporter e-NV 200 mit einem integrierten Brennstoffzellen-Range-Extender vorgestellt, der die Reichweite auf rund 500 Kilometer erhöht. Die Füllung des 3,8-kg-Wasserstoff-Tanks soll auch hier nur drei Minuten dauern. Der Serienanlauf ist für September 2018 geplant, die Markteinführung in Europa für das Folgejahr.

Die Technik: So funktioniert die Brennstoffzelle

Ganz vereinfacht dargestellt: Die Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff erzeugt Strom. Dieser wird in der Brennstoffzelle nicht gespeichert wie in einer Batterie, sondern gleich an den Elektromotor weitergeleitet.

  • Der Kraftstoff ist Wasserstoff, eines der am häufigsten vorkommenden chemischen Elemente, allerdings nicht in reiner Form verfügbar. Er muss via erneuerbarer Energiequellen wie Sonnen-, Wind- und Wasserkraft oder Biomasse erzeugt werden, was sich aber sogar weitgehend CO2-neutral realisieren lässt. Bei normaler Temperatur ist molekularer Wasserstoff ein geruch- und farbloses sowie ungiftiges Gas und rund 14-mal leichter als Luft.
  • Die Brennstoffzelle ist ein geschlossenes System mit einer Vielzahl galvanischer Elemente, den Zellen. Diese bestehen aus einer Kombination von zwei verschiedenen Elektroden – einer negativen und einer positiven. Sie sind voneinander getrennt in je einer Kammer untergebracht. Trennungselement ist eine poröse Membran bzw. ein Elektrolyt (Ionenleiter). Der Wasserstoff wird nun zur Negativ-Elektrode geleitet und auf einem Katalysator aktiviert. Die somit freigesetzten Elektronen wandern durch die Polymer-Elektrolyt-Membran zur positiven Elektrode, die chemische wird in elektrische Energie umgewandelt. Die Wasserstoff-Atome haben sich bei Abgabe der Elektronen zu Ionen verwandelt, wandern zur negativen Seite und reagieren mit Sauerstoff chemisch zu Wasser. Die Brennstoffzelle gilt damit als denkbarer Batterie-Ersatz bzw. emissionsfreie Alternative zu einem Verbrennungsmotor als Generator. Denn bei der Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff entsteht als Emission lediglich Wasserdampf.
  • Der Nachteil ist die aufwendige Lagerung des „Rohmaterials“ im Fahrzeug: Wasserstoff ist bei atmosphärischem Luftdruck gasförmig, hat damit eine geringere Energiedichte als Benzin und muss im Tank komprimiert werden, derzeit mit 700 bar Druck.

Wasserstoff-Tankstellen: So ist die Infrastruktur

34 existierende Tankstellen in Deutschland, 50 in der Planung: Die Infrastruktur ist nicht ermutigend. Die sichere Lagerung des Wasserstoffs ist das größte Problem bei der Installation eines flächendeckenden Netzes von Wasserstoff-Tankstellen.

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