Hochvoltkompetenz
Hintergründe zur Hochvolttechnik
von Elektro- und Hybridfahrzeugen

27.11.2014

Brennstoffzellenfahrzeuge auf dem Vormarsch

Brennstoffzellenfahrzeug Toyota Mirai
Toyota Mirai: Die europäische Markteinführung der Brennstoffzellen-Limousine ist für September 2015 angekündigt. Bild: Toyota
Toyota Mirai Brennstoffzellenantrieb
Schematische Darstellung des Brennstoffzellenantriebs beim Toyota Mirai Bild: Toyota
Honda FCV Concept Brennstoffzellenfahrzeug
Honda FCV Concept: Serienmodell soll bis Ende März 2016 in Japan auf den Markt kommen und anschließend in den USA und Europa eingeführt werden. Bild: Honda
Honda Power Exporter
Der Power Exporter von Honda ermöglicht die externe Nutzung des vom FCV gelieferten Stroms mit einer Leistung von 9 kW. Bild: Honda

Fahrzeuge mit Brennstoffzelle gelten als Erfolg versprechende Lösung zur Senkung des CO2-Ausstoßes im Straßenverkehr. Als Energieträger der Zukunft wird Wasserstoff großes Potenzial zugeschrieben. Zwei japanische Automobilhersteller haben viel Entwicklungsarbeit in diese Antriebstechnologie investiert und präsentieren nun ihre Serienmodelle, die 2015 und 2016 auch in Europa auf den Markt kommen sollen.

Die Brennstoffzelle wandelt Wasserstoff in elektrische Energie um, die wiederum den Elektromotor antreibt – ohne dabei CO2 oder andere Schadstoffemissionen auszustoßen. Nachdem Hyundai mit dem ix35 für 2015 bereits eine große Auflage eines Fahrzeugs mit diesem Antrieb angekündigt hat, ziehen Toyota und Honda jetzt nach und kommunizieren d ie Markteinführung ihrer ersten in Serie produzierten Brennstoffzellenfahrzeuge. Der Toyota Mirai ist in Japan bereits ab 15. Dezember erhältlich, in Europa dann ab September 2015. Der Honda FCV wird Ende März 2016 in Japan auf den Markt kommen und anschließend in den USA und Europa eingeführt werden.

Der Toyota Mirai im Detail

Mit einer Systemleistung von 113 kW/154 PS soll der Elektromotor des Mirai eine leise, aber leistungsstarke Beschleunigung ermöglichen. Die 4,89 Meter lange Limousine, benannt nach dem japanischen Wort für ‚Zukunft’, wird bei uns in der Basisversion 78.540 Euro kosten und bietet eine ähnliche Reichweite und Fahrleistung wie konventionell angetriebene Fahrzeuge. Auch der Tankvorgang dauert mit rund drei Minuten nahezu genauso lang wie bei herkömmlichen Autos. Das Herzstück des Mirai bildet dem Hersteller zufolge die effiziente Brennstoffzelle mit 3,1 kW Leistung pro Liter Bauvolumen. Das bei Toyota eingesetzte System aus Brennstoffzellenstacks, Aufwärtswandler und Hochdruck-Wasserstofftanks ist das Ergebnis jahrelanger Forschung und Entwicklung: Die neuen Brennstoffzellenstacks nutzen beispielsweise feinmaschige 3D-Kanäle, die eine gleichmäßige Stromerzeugung auf den Zelloberflächen und hohe Effizienz bei kompakter Größe garantieren sollen. Der Konverter steigert die Spannung zudem auf bis zu 650 Volt, wodurch Toyota die Größe des Elektromotors und die Anzahl der Brennstoffzellen verringern konnte.

Sicherheitsmaßnahmen bei Toyota

Wie der Hersteller betont, hatte das Thema Sicherheit bei der Entwicklung des Mirai hohe Priorität: Die Hochdruck-Wasserstofftanks sind beispielsweise auf maximale Haltbarkeit ausgelegt und bieten guten Schutz. Sollte dennoch einmal Wasserstoff austreten, schicken Sensoren gleich eine Warnung ins Cockpit und schalten automatisch den Wasserstoffzufluss ab. Ohnehin liegen alle Leitungen und Tanks außerhalb der Fahrzeugkabine, sodass sich austretender Wasserstoff direkt verflüchtigt. Die Karosserie soll die Aufprallenergie bei einem Unfall absorbieren und verhindern, dass die Brennstoffzelle oder die Wasserstofftanks Schaden nehmen. Der Rahmen der Brennstoffzellen-Stacks besteht aus kohlefaserverstärktem Kunststoff, ist widerstandsfähig und schützt die Brennstoffzelle ebenfalls vor Stößen und Beschädigungen.

Honda packt alles in den Motorraum

Auch Honda präsentiert mit dem ‚FCV’ ein neues Brennstoffzellenauto und stellt neben dem Fahrzeug auch den Power Exporter vor, der die externe Nutzung des vom FCV gelieferten Stroms mit einer Leistung von 9 kW ermöglicht. Der neu entwickelte Brennstoffzellenstapel ist 33 Prozent kleiner als beim Vorgängermodell (FCX Clarity), bietet jedoch mehr als 100 kW Leistung und somit eine Leistungsdichte von 3,1 kW/l – das bedeutet eine Verbesserung um circa 60 Prozent. Laut Hersteller wird der Honda FCV das weltweit erste mit Wasserstoff betriebene Fahrzeug sein, bei dem der gesamte Antriebsstrang einschließlich der kompakten Brennstoffzelle komplett im Motorraum der Limousine platziert ist. Dadurch ist der Innenraum deutlich größer und bietet Platz für fünf Personen. Außerdem besteht so die Möglichkeit, die emissionsfreie Antriebstechnologie in Zukunft bei einer Vielzahl von Fahrzeugtypen einzusetzen.

Von: bdr