BMW fertigt in seinem Kompetenzzentrum für Wasserstoff in München Brennstoffzellensysteme. Sie kommen in einer Kleinserie der Modellreihe iX5 zum Einsatz und bestehen aus zwei Wasserstoff-Tanks, der Brennstoffzelle sowie dem E-Motor. Bei der finalen Wintererprobung in Schweden hat der BMW iX5 Hydrogen Anfang dieses Jahres bereits seine hohe Alltagstauglichkeit – auch bei sehr tiefen Temperaturen – unter Beweis stellen können.
Nur eine Kleinserie zu Testzwecken
Der BMW iX5 Hydrogen verfügt über eine Leistung von 125 kW (170 PS). In Kombination mit einem Elektromotor aus der fünften Generation der BMW eDrive Technologie und einer Leistungsbatterie bringt der Antriebsstrang des Fahrzeugs 275 kW (374 PS) auf die Straße. Die zur Produktion des BMW iX5 benötigten Brennstoffzellen erhält die BMW Group von der Toyota Motor Corporation. Die Kleinserie des BMW iX5 Hydrogen wird ab Ende dieses Jahres weltweit zu Test- und Demonstrationszwecken eingesetzt.
Ende August 2022 eröffneten Oliver Zipse, BMW Vorstandsvorsitzender, zusammen mit dem bayrischen Ministerpräsident, Markus Söder, und dem Staatsminister für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie, Hubert Aiwanger, das Wasserstoff-Kompetenzzentrum in München. “Bayern ist Autoland. Der künftige Erfolg liegt aber in Innovation und Technologieoffenheit. Wasserstoff und Brennstoffzellen-Technik sind dabei Schrittmacher. Wasserstoff hat Zukunft und Bayern ist führend bei der Elektromobilität. Dazu kommen nun synthetische Kraftstoffe und Wasserstoff. Wir investieren fast 500 Mio. Euro in Wasserstoff-Technologie mit einem Forschungszentrum und Wasserstoff-Tankstellen. Es braucht vom Bund aber dringend auch Wasserstoff-Netze in den Süden“, sagt Markus Söder.
Frühe Tests bei BMW mit Wasserstoff im Tank
BMW hat bereits viel Erfahrung mit Wasserstoff. Schon in den 1970er Jahren starteten erste Versuchsreichen. Dabei kamen noch keine Brennstoffzelle zum Einsatz. Der gasförmige Wasserstoff wurde im klassischen Motor verbrannt. Ab 2005 baute BMW eine Testflotte von 100 7er Modellen, die Wasserstoff im Tank hatten. Hier wurde das Gas im Verbrennungsmotor verbrannt und nicht in einer Brennstoffzelle in elektrische Energie umgewandelt. Aus Effizienzgründen entschied die BMW Group ihre Entwicklung in diesem Bereich ab 2015 mit dem BMW 5er GT Hydrogen Cell auf Basis der Brennstoffzellen-Technologie fortzusetzen. Mit dem Know-How aus dem Bereich der konventionellen Antriebstechnologien und dem Effizienzanspruch an alle Fahrzeuge wurde die Brennstoffzellentechnologie bis heute sukzessive optimiert.
„Als vielseitiger Energieträger spielt Wasserstoff eine Schlüsselrolle auf dem Weg zur Klimaneutralität. Auch in der individuellen Mobilität wird er deutlich an Relevanz gewinnen. Für uns sind wasserstoffbetriebene Fahrzeuge die ideale Technologie, um batterieelektrische Fahrzeuge sinnvoll zu ergänzen und die Elektromobilität zu komplettieren“, sagte Oliver Zipse.
Wasserstoff + Sauerstoff = Strom
In der Brennstoffzelle findet die chemische Reaktion zwischen dem gasförmigem Wasserstoff aus den Tanks und dem Sauerstoff aus der Umgebungsluft statt. Für eine hohe Effizienz des Antriebs ist eine gleichmäßige Versorgung der Membran in der Brennstoffzelle mit den beiden Medien entscheidend. Neben technologischen Analogien zum Verbrenner wie Ladeluftkühler, Luftfilter, Steuergeräten und Sensorik, hat die BMW Group für das neue Brennstoffzellensystem auch spezielle Wasserstoff-Komponenten entwickelt. Dazu gehören der hochdrehende Kompressor mit Turbine oder eine Hochvolt-Kühlmittelpumpe.
Das sogenannte „Stacking“, also das Stapeln der Brennstoffzellen, ist ein vollautomatisierter Prozess. Nachdem die einzelnen Komponenten auf Beschädigungen kontrolliert werden, wird der Stack mit fünf Tonnen Kraft maschinell verpresst und mit einem Gehäuse versehen. Das Stack-Gehäuse wird in der Leichtmetallgießerei im BMW Group Werk Landshut im sogenannten Sandguss-Verfahren gefertigt. Dabei wird, in einem eigens für die Kleinserie ausgelegten Verfahren, flüssiges Aluminium in eine Form aus verdichtetem, mit Harz geformtem Sand gegossen. Auch die Mediendruckplatte, die Wasserstoff und Sauerstoff dem Brennstoffzellenstapel zuführt, besteht aus Kunststoff- und Leichtmetallgussteilen des Landshuter Werks. Die Mediendruckplatte schließt das Stack-Gehäuse gas- und wasserdicht ab.
In der Endmontage des Brennstoffzellen-Stacks gehören neben einem Spannungstest weitere Tests der chemischen Reaktion innerhalb der Zellen. Abschließend werden alle Komponenten im Montagebereich zu einem Gesamtsystem zusammengefügt. Bei der Systemmontage werden weitere Komponenten wie der Kompressor, die Anode und Kathode, die Hochvolt-Kühlmittelpumpe und der Kabelbaum montiert.
