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HZwei - BMW mit Vorliebe für 7er

Fachbericht | Wörter: 1148 | Aufrufe: 10269 | Druckbare Version

BMW mit Vorliebe für 7er
100 x (760 Li + H2) = Hydrogen 7

Nach der Clean Energy World Tour 2000 war es lange Zeit ruhig um BMW und seine Aktivitäten im Bereich der Wasserstofftechnik. Aber Ende September kam neue Kunde aus der Münchener Zentrale: BMW wird den neuen Hydrogen 7 vom 1. bis 10. Dezember während der Auto-Show in Los Angeles präsentieren. Und ab 2007 sollen insgesamt rund 100 Fahrzeuge an ausgewählte Kunden verleast werden.

Die Zahl 7 steht bei diesem Fahrzeug über allem: Der Hydrogen 7 ist eine 7er Limousine, die auf Basis des 760 Li entwickelt wurde. Dieses Modell ist die 7. Generation eines wasserstoffbetriebenen BMW-Personenwagens. Und ab 2007 sollen 100 Exemplare gebaut werden. Anscheinend ist man bei BMW ebenso wie im deutschen Volksmund der Ansicht, der Zahl 7 wohne etwas Magisches inne.


Quelle: BMW AG

Der Hydrogen 7 hat den gleichen Produktentstehungsprozess hinter sich, der im Hause BMW auch bei konventionellen Fahrzeugen üblich ist. Damit ist nach Angaben der Münchener eine Stufe erreicht, die über den Entwicklungsstand aller bisherigen Prototypen auf Wasserstoffbasis hinausreiche. Daniel Kammerer, Sprecher von BMW, erklärte gegenüber HZwei: „Eine Fahrt mit diesem Auto ist ein Meilenstein auf dem Weg zu einer nachhaltigen Mobilität."

Höherer Wirkungsgrad trotz Leistungseinbußen

Der neue Motor ist speziell für den Kraftstoff Wasserstoff ausgelegt. Der Zwölfzylindermotor kann wie schon bei den bisherigen Modellen bivalent mit Wasserstoff oder Superbenzin betrieben werden, dennoch handelt sich nicht länger um einen umgebauten Benzinmotor. Die einzelnen Komponenten wurden individuell angepasst, um so viel Energie wie möglich aus dem Zukunftskraftstoff herausholen zu können. Dennoch müssen Leistungseinbußen hingenommen werden.

Unter der Motorhaube dieses als Viersitzer ausgelegten 7er BMWs liegt ein 6-l-Ottomotor, der mit Wasserstoff eine Leistung von 191 Kilowatt bringt. Dies sind 135 kW weniger als im Benzinbetrieb (326 kW). Das maximale Drehmoment reduziert sich dementsprechend von 600 auf 390 Newtonmeter. Das sind zwar Einbußen von über 40 Prozent, aber die Leistung reicht noch aus, um die Limousine in 9,3 Sekunden von null auf 100 Stundenkilometer zu beschleunigen. Die Maximalgeschwindigkeit ist elektronisch auf 230 km/h begrenzt.

Auch wenn das zunächst widersprüchlich klingt, ist der Wirkungsgrad bei wasserstoffbetriebenen Verbrennungsmotoren höher als bei normalen Benzinmotoren. Dies ist möglich, da der Verbrennungsprozess im Wasserstoffmotor aufgrund der hohen Brenngeschwindigkeit des Wasserstoff-Luft-Gemisches dem thermodynamisch günstigeren Gleichraumprozess näher kommt als der benzinbetriebene Motor. Auf diese Weise ist ein Motorwirkungsgrad von über 42 Prozent realisierbar; 38 % wurde bereits erzielt (Wirkungsgrad Benzinmotor: 23 % für mobile, 37 % für stationäre Anwendung).

Tankisolation entspricht 17 m Styropor

Derartige Effizienzsteigerungen können allerdings nicht darüber hinwegtäuschen, dass der „Kraftstoff der Zukunft“ in seinen Eigenschaften begrenzt ist. Dies zeigt sich insbesondere bei der Speicherung. Insgesamt können bis zu acht Kilogramm LH2 (liquid hydrogen) getankt werden. Diese reichen für eine Fahrstrecke von 200 Kilometer. Für größere Entfernungen muss die Benzinalternative mit dem 74 l fassenden Tank herangezogen werden. Nach dem Kraftstoffwechsel lassen sich dann weitere 500 km mit dem fossilen Energieträger zurückgelegt.

Bequeme Betriebsartwahl über die H2-Taste am Lenkrad

Quelle: BMW AG

Das Kühlkonzept für den kryogenen Kraftstoff wurde gemeinsam mit dem österreichischen Kfz-Zulieferer Magna Steyr erarbeitet und basiert nach wie vor auf dem bekannten Thermoskannenprinzip. Die Wände des doppelwandigen Druckbehälters sind mittlerweile aus nur noch zwei Millimeter starkem Edelstahl gefertigt. Zwischen Innen- und Außentank befindet sich in dem vakuumisierten Raum eine 30 Millimeter dicke Isolierschicht, die einer 17 Meter dicken Ummantelung aus Styropor entspricht. Kammerer veranschaulicht deren Wirkung mit einem Vergleich: „Würde man den Tank mit kochendem Kaffee füllen, wäre die Flüssigkeit erst in rund drei Monaten auf Trinktemperatur abgekühlt.“

Technische Errungenschaften

Hightech steckt auch im Kraftstoffsystem. Im Benzinbetrieb erfolgt die Kraftstoffaufbereitung über eine Direkteinspritzung. Für die Wasserstoffzuleitung wurden in die Sauganlage zusätzliche Ventile integriert, die innerhalb von Sekundenbruchteilen die benötigte Menge Wasserstoffgas einblasen. In Kombination mit der vollvariablen Ventilsteuerung (Valvetronic) sowie der variablen Nockenwellenverstellung (Doppel-Vanos) können Gaswechsel und Einspritzrhythmus gezielt auf die Eigenschaften des Gemisches abgestimmt werden.

Abgasseitig ist eigentlich nicht viel zu tun, da im Zukunftskraftstoff keine Kohlenstoffatome enthalten sind. Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid oder Kohlendioxid können daher bei der Oxidation kaum auftreten, lediglich in kleinsten Spuren durch die Verbrennung von Schmieröl. Um die dennoch auftretenden Stickoxide (NOX) zu eliminieren, wählte BMW im Teillastbereich ein Magerkonzept mit hohem Sauerstoffanteil (λ > 2). Bei Volllast (λ = 1) genügt nach Angaben der Münchener ein einfacher 3-Wege-Kat, da hier nur wenige NOX-Emissionen auftreten. Und der Gemischbereich (1 < λ < 2), in dem am meisten Stickoxide entstehen, wird von der Motorsteuerung drehmomentneutral ausgeblendet.

H2-Station direkt vorm Werkstor

Trotz dieser Fortschritte wird sich Otto Normalverbraucher noch etwas mit Selbstversuchen gedulden müssen. Vorerst vergibt BMW die exklusiven Fahrzeuge ausschließlich im Sinne einer temporären Überlassung an ausgewählte Benutzer, bei denen der Einsatz einen positiven öffentlichkeitswirksamen Effekt nach sich zieht. Und auch für diese macht der Einsatz nur Sinn, wenn sich quasi vor der Haustür eine der wenigen in Deutschland bereits installierten Tankstellen befindet.

Um dieser Problematik zumindest im süddeutschen Raum entgegenzuwirken, startete der bayerische Automobilbauer gemeinsam mit dem Mineralölkonzern Total Anfang September in München die Bauarbeiten für eine neue Wasserstofftankstelle. Anstelle eines Grundsteines wurde der LH2-Tank am 7. September in die Baugrube gesenkt. Erstmals wird damit ein Flüssigwasserstoffbehälter unterirdisch installiert.

Die Betankung (hier in Berlin) kann bis zu acht Minuten dauern

Quelle: BMW AG

Bei der Tankstelle handelt es sich um eine konventionelle Station im Total-Design, die neben Benzin und Diesel auch Wasserstoff anbietet. Sie ist unweit des BMW Group Forschungs- und Innovationszentrums (FIZ), Detmoldstraße, gelegen und bietet damit beste Voraussetzungen, um die neuen Modelle im Alltag testen zu können. „Wir treiben damit die Integration des Zukunftskraftstoffs Wasserstoff in die täglich genutzte Kraftstoffinfrastruktur einen entscheidenden Schritt weiter voran", erläuterte Daniel Le Breton, Direktor Verkehr und Energie der Total Gruppe, bei der Tankversenkung.

Die Zusammenarbeit zwischen der BMW Group und Total basiert auf einer Kooperationsvereinbarung im Bereich der Förderung des Energieträgers Wasserstoff im Straßenverkehr aus dem Mai dieses Jahres. Das Mineralölunternehmen hat darin zugesichert, bis Ende 2007 insgesamt drei Wasserstofftankstellen in Europa aufzubauen und zu betreiben. Die Arbeiten für diese erste öffentliche H2-Station im Stadtgebiet München sollen bis zum Jahreswechsel 2006/2007 abgeschlossen sein. Dann kann es bei BMW mit den vielen Siebenen weitergehen. Ein anderer 7-Liebhaber hat mit dieser Zahl schon lange Erfolg: Der US-Flugzeugkonzern Boeing benutzt sie seit den 1950er Jahren für die Typenbezeichnung der Verkehrsflugzeuge (707, 717, 747, 787), und es geht ihm damit derzeit sehr viel besser als seinem Mitbewerber Airbus.

Brennstoffzelle
Neben der Motorentechnik arbeitet BMW auch an der Brennstoffzellentechnik. Im Hydrogen 7 befindet sich zwar kein Stack, aber das langfristige Ziel lautet, Brennstoffzellensysteme sowohl in Wasserstoff- als auch in Benzinfahrzeugen als Auxiliary Power Units (APU) verwenden zu wollen. Derartige APUs könnten die Bordenergieversorgung übernehmen, sowohl während der Fahrt als auch im Stand.

Entwicklung
Nachdem BMW im Jahr 2000 eine Welttournee mit mehreren Modellen der 6. Entwicklungsgeneration gemacht hatte, galt zunächst die Devise, in der Laufzeit des aktuellen 7ers würde eine Version mit H2-Verbrennungsmotor in den offiziellen Verkaufslisten erscheinen. Vor zwei Jahren präzisierte man dann, im Jahr 2008 wäre es so weit. An diesem Datum will BMW auch jetzt noch festhalten.

Autor: S

ven Geitmann, dieser Bericht ist erschienen in der HZwei, November 2007

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