BMW bereitet eine Version mit Wasserstoff-Brennstoffzellen für die fünfte Generation des X5 vor und setzt damit auf eine Technologie, die sich bei Pkw bislang nicht weit verbreiten konnte. Das Unternehmen erklärte, das Wasserstoffmodell iX5 werde 2028 auf den Markt kommen, ohne die Länder zu nennen, in denen es erhältlich sein wird.
BMW wird die neue Generation des X5 mit fünf Antriebssystemen anbieten: Benzin- und Diesel-Hybridmotoren, einer Plug-in-Hybridversion, einer vollelektrischen Version sowie der Wasserstoffversion. Das Wasserstoffmodell wurde bei der Präsentation des Fahrzeugs in Weiß mit blauen Linien gezeigt – als Hinweis darauf, dass sich sein Antriebssystem von den übrigen Versionen des Fahrzeugs unterscheidet.
Eine Wette, die über Autos hinausgeht
Wasserstoffautos stehen im Vergleich zu batterieelektrischen Fahrzeugen vor einem klaren Problem. Die Netze für Schnellladestationen von Elektroautos werden ausgebaut, und die Lieferketten für Batterien sind inzwischen ausgereifter. Wasserstofftankstellen gibt es dagegen weiterhin nur wenige, und sie konzentrieren sich auf eine begrenzte Zahl von Märkten.
In den Vereinigten Staaten befinden sich alle 47 öffentlichen Tankstellen in Kalifornien, wie das US-Energieministerium mitteilt. Weltweit befanden sich im vergangenen Jahr mehr als 80 % der Wasserstofftankstellen in nur fünf Ländern: China, Japan, Südkorea, Frankreich und Deutschland. Dieser Mangel erklärt teilweise die Schwierigkeiten, die Fahrzeuge wie der Toyota Mirai, der Honda CR-V e:FCEV und der Hyundai Nexo dabei hatten, hohe Verkaufszahlen zu erzielen.
BMW betrachtet Wasserstoff jedoch nicht nur als Kraftstoff für Autos. Philipp Kohn, Leiter der Fahrzeuglinie der BMW Group, erklärte, dass die Entwicklung einer Wasserstoffwirtschaft im Zusammenspiel mit erneuerbaren Energiequellen den Weg für den Ausbau der erforderlichen Betankungsinfrastruktur ebnen könnte. Er fügte hinzu, dass Wasserstoff große Energiemengen speichern könne.
Die Idee besteht darin, überschüssigen Strom aus Wind- und Solarenergie zum Betrieb von Elektrolyseuren und zur Herstellung von Wasserstoff zu nutzen, ihn anschließend in Tanks zu speichern und später zur Stromerzeugung oder zum Antrieb von Autos, Lastwagen und industriellen Anwendungen wie Gabelstaplern einzusetzen.
Wie funktioniert das Wasserstoffsystem des iX5?
Das Fahrzeug wird sieben Zylinder zur Speicherung von insgesamt sieben Kilogramm beziehungsweise 15,4 Pfund Wasserstoff umfassen. Die Brennstoffzellen verbinden den gespeicherten Wasserstoff in einem elektrochemischen Prozess mit dem aus der Außenluft kommenden Sauerstoff, um Strom für den Antrieb der Motoren zu erzeugen.
BMW entwickelte das Brennstoffzellensystem gemeinsam mit Toyota, die diese Technologie zuvor im Mirai eingesetzt hatte. BMW zufolge wird der iX5 eine Reichweite von bis zu 750 Kilometern nach dem WLTP-Standard bieten, was nach dem EPA-Standard etwa 400 Meilen entspricht. Außerdem lässt sich sein Tank in weniger als fünf Minuten mit Wasserstoff füllen – eine Dauer, die ungefähr der Betankungszeit eines herkömmlichen Fahrzeugs entspricht.
Nach Angaben von BMW wird der iX5 das erste Pkw-Modell mit Wasserstoffantrieb und Allradantrieb sein. Der Hyundai Nexo und der Honda CR-V e:FCEV verfügen über Frontantrieb, während der Toyota Mirai die Kraft ausschließlich an die Hinterräder überträgt.
Vorteile der Speicherung und Grenzen des Wirkungsgrads
Forschungsarbeiten kommen zu dem Schluss, dass Wasserstoff die Energiespeicherung in Batterien ergänzen kann, statt direkt mit ihr zu konkurrieren. Batteriesysteme eignen sich in der Regel für schnelle Lade- und Entladezyklen, die dabei helfen, Schwankungen im Netz auszugleichen. Sie bleiben jedoch nicht über lange Zeit vollständig geladen, ohne dass im Laufe der Zeit ein Teil der Energie verloren geht.
Wasserstoff kann dagegen dank seiner sehr geringen Selbstentladungsrate monatelang gespeichert werden. Das ist ein wichtiger Vorteil, wenn Energie über längere Zeiträume vorgehalten werden muss – insbesondere angesichts der zunehmenden Stromerzeugung aus variablen erneuerbaren Quellen wie Wind und Sonne.
Dieser Vorteil geht jedoch zulasten des Wirkungsgrads. Studien schätzen den Gesamtwirkungsgrad des Wasserstoffkreislaufs – also die Menge an Strom, die nach der Umwandlung in Wasserstoff und der anschließenden Rückumwandlung in Strom wiedergewonnen werden kann – auf 35 % bis 55 %. Bei Batteriespeichersystemen liegt dieser Anteil bei 80 % oder 90 %, außerdem profitieren sie von einer etablierteren Lieferkette.
Darüber hinaus stammen laut dem US-Energieministerium derzeit etwa 95 % des in den Vereinigten Staaten produzierten Wasserstoffs aus fossilen Brennstoffen, was seine ökologischen Ansprüche schwächt. Quellen wie Sonne und Wind können die Herstellung von sogenanntem grünem Wasserstoff unterstützen, der mithilfe saubererer Energiequellen erzeugt wird.
Reicht die Infrastruktur aus, um die Gleichung zu verändern?
Die Preise für Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge sind weiterhin sehr hoch; BMW hat den Preis des iX5 noch nicht bekannt gegeben. Auch das Problem, wo getankt werden kann, ist ungelöst. Es begrenzt die Attraktivität dieser Fahrzeuge trotz der schnellen Befüllung ihrer Tanks.
BMW setzt darauf, dass die Verbreitung von Wasserstoff zur Energiespeicherung letztlich zu einem Ausbau der Tankstellen führen wird. Gleichzeitig entwickeln sich auch die Batterietechnologien weiter: Kostengünstigere und robustere Lithium-Eisenphosphat-Batterien ersetzen nach und nach die teureren Nickel-Mangan-Kobalt-Zellen, und Natrium-Ionen-Zellen treten als weitere Option auf.
BMW zufolge wird der iX5 in anderen Bereichen seinem elektrischen Schwestermodell ähneln, einschließlich des „Heart of Joy“-Computers, der für geschmeidiges Kurvenfahren und Bremsen verantwortlich ist, sowie der Hochvolt-Batteriearchitektur der sechsten Generation.
BMWs Erfahrung mit Wasserstoff beschränkt sich nicht auf Pkw: Das Unternehmen setzt in seinem Werk in Spartanburg seit mehr als einem Jahrzehnt Hunderte wasserstoffbetriebene Gabelstapler und Transportzüge ein. Auch die Hyundai Motor Group verwendet wasserstoffbetriebene Xcient-Lkw der Klasse 8 in ihrem Werk im US-Bundesstaat Georgia, um Lasten über kurze Strecken zu transportieren.
Die Tragfähigkeit von BMWs Wette hängt weiterhin von der Entwicklung der Wasserstoffwirtschaft außerhalb des Automobilsektors ab. Toyota verkaufte im vergangenen Jahr in den Vereinigten Staaten lediglich 210 Mirai-Fahrzeuge, während Honda den CR-V e:FCEV 2024 in Kalifornien einführte. Hyundai arbeitet an der Einführung einer neuen Nexo-Generation auf ausländischen Märkten; ob sie in den Vereinigten Staaten erhältlich sein wird, ist derzeit noch ungewiss. Daher könnte die Zukunft von Wasserstoff in der Energiespeicherung bestimmen, ob der iX5 ein geeignetes Umfeld für Wachstum vorfindet oder eine kostenintensive Erfahrung mit begrenzter Verbreitung bleibt.