Brennstoffzellen-Versuchsfahrzeug der BMW Group auf 1er-Basis

Concept Cars | 27.03.2010 von 16

Abseits der Öffentlichkeit hat die BMW Group auch an einem Brennstoffzellenfahrzeug gearbeitet, bei dem die in Wasserstoff gespeicherte Energie mit Hilfe einer Brennstoffzelle in elektrische …

Abseits der Öffentlichkeit hat die BMW Group auch an einem Brennstoffzellenfahrzeug gearbeitet, bei dem die in Wasserstoff gespeicherte Energie mit Hilfe einer Brennstoffzelle in elektrische Energie zum Betrieb eines Elektromotors umgewandelt wird. Dieser Ansatz zur Nutzung von Wasserstoff als Energieträger ist insgesamt deutlich weiter verbreitet als der von BMW im Hydrogen 7 verfolgte Ansatz der Verbrennung von Wasserstoff in einem relativ konventionellen Verbrennungsmotor.

Genau wie beim Hydrogen 7 gibt es auch beim Brennstoffzellen-Hybrid-Versuchsfahrzeug auf Basis der BMW 1er-Reihe keine lokalen Schadstoffemissionen. Wie bei allen anderen Konzepten mit alternativen Antrieben bleibt aber auch hier die Frage, wie der Wasserstoff gewonnen wird und somit kann man in aller Regel von einer Verlagerung der Emissionen sprechen, völlige Emissionsfreiheit lässt sich letztlich nur lokal am Fahrzeug erreichen.

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Neben der Brennstoffzelle und dem Elektromotor zur Nutzung der dort gewonnenen Energie verfügt der 1er über einen Vierzylinder-Verbrennungsmotor. Durch diese Kombination können alle Motoren jeweils dann genutzt werden, wenn sie ihren optimalen Wirkungsgrad nutzen können, womit die Effizienz erheblich gesteigert wird. Folglich kommt der Benzinmotor vor allem bei Überlandfahrten mit hohem Tempo zum Einsatz, die Brennstoffzelle arbeitet vordergründig im städtischen Bereich und bei niedrigeren Geschwindigkeiten.

Die mit der Brennstoffzelle erzeugte Energie wird kontinuierlich in sogenannte Supercaps gepeist, die die Leistungsspitzen für Ampelstarts und spontane Beschleunigungsvorgänge abdecken. Wie bei MINI E und BMW ActiveE funktioniert der Elektromotor in Schubphasen als Generator und trägt zum Aufladen der Supercaps bei, womit wieder Energie für die folgenden Beschleunigungsvorgänge zur Verfügung steht. Bereits mit der nächsten Ausbaustufe dieser Technik soll die Reichweite auf mehrere hundert Kilometer im Stadtverkehr erhöht werden.

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Das Antriebskonzept unterscheidet sich grundlegend von dem der normalen 1er-Reihe: Der 88 kW (120 PS) starke Verbrennungsmotor wirkt ausschließlich auf die Vorderräder und macht den 1er somit gewissermaßen zum Teilzeit-Fronttriebler. Da der Mitteltunnel nicht für die Kardanwelle und damit das Übertragen der Antriebskräfte an die Hinterachse gebraucht wird, konnte hier die Supercab-Batterie untergebracht werden. An der Stelle des Hinterachsgetriebes sitzt bei dem Projektfahrzeug der 82 kW (112 PS) starke Elektromotor, der von der im Motorraum untergebrachten Brennstoffzelle mit Energie versorgt wird und die Hinterräder antreibt. Der Benzintank wurde verkleinert, denn auch für den Wasserstoff wird natürlich ein Kraftstofftank benötigt.

Dank der intelligenten Anordnung aller Komponenten müssen im Innenraum keinerlei Kompromisse gegenüber dem serienmäßigen 1er Dreitürer in Kauf genommen werden. Selbst das Gewicht der Studie liegt nur geringfügig über dem eines vergleichbar starken Serien-1ers.

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Die eingesetzte Brennstoffzelle der vierten Generation kommt auf eine Lebensdauer von rund 5.000 Stunden unter automobilen Lastzyklen. Geht man von einer Durchschnittsgeschwindigkeit im Stadtverkehr von 30 km/h aus, ergibt sich eine Lebensdauer von 150.000 Kilometern, was zwar noch nicht perfekt, aber doch akzeptabel ist. Das gegenüber früheren Brennstoffzellen stark vereinfachte System kann fast bei Umgebungsdruck arbeiten und erzielt einen Systemwirkungsgrad von 58 Prozent. Selbst große Laständerungen von Leerlauf auf Volllast können innerhalb von nur 5 Millisekunden bedient werden.

Auch die Nutzbarkeit im Winter konnte erheblich verbessert werden und die neue Niedertemperatur PEM Brennstoffzelle kann selbst nach längeren Standzeiten bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt noch gestartet werden. Selbst unter extremen Schräglagen konnte bei mehreren hundert Froststarts keine Degradation festgestellt werden, die Zelle nimmt also offenbar keinen Schaden unter derartigen Extrembedingungen. Nach einer Anlaufzeit von circa 30 Sekunden ist die Brennstoffzelle in der Lage, das Fahrzeug mit Energie zu versorgen.

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