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Auto News: 21. Februar 2001

BMW Group präsentiert erstes Auto mit Benzin-Brennstoffzelle

Photo: BMW

München - Nach weniger als zwei Jahren Entwicklungszeit präsentiert die BMW Group das weltweit erste Fahrzeug, dessen Bordnetz von einer benzinbetriebenen Brennstoffzelle (SOFC) gespeist wird. Die neuartige Brennstoffzellen-Batterie kann damit in jedem konventionell betriebenen Auto eingesetzt werden, verringert den Treibstoffverbrauch und ermöglicht völlig neue Sicherheits- und Komfort-Funktionen. Das gemeinsam mit Delphi Automotives entwickelte Energiesystem wird bereits in künftigen BMW Modellgenerationen als sogenannte APU (Auxiliary Power Unit) angeboten werden. Die BMW Group ist weltweit führend bei der Entwicklung von Brennstoffzellen-APUs zur Bordnetzversorgung. Mehrere der in Kleinserie gebauten 750hL mit Wasserstoff-Zwölfzylindermotor verfügen bereits über eine wasserstoffbetriebene Brennstoffzellen-APU in Polymer-Elektrolyt-Membran-Technik.

SOFC-Brennstoffzelle: Effektiv, robust - und preiswert

Bei der neuen Brennstoffzelle handelt es sich um eine sogenannte "Solid Oxide Fuel Cell", kurz SOFC. In dieser Feststoff-Brennstoffzelle wird Wasserstoff bei rund 800° C über Zirkonium-Oxid-Keramik zu Strom umgewandelt. Dazu wird in einem Start- und einem Hauptreformer mit ebenfalls rund 800° C Betriebstemperatur Benzin verdampft und Wasserstoff abgespalten. Dieser Wasserstoff reagiert dann mit dem Sauerstoff aus der mittels Gebläse zugeführten Luft, wobei Strom erzeugt wird und als "Abfallprodukt" Wasser entsteht. Nicht verwertetes Restgas wird verbrannt. Die dabei entstehende Wärme dient zur Aufheizung von Reaktionsluft und Reformer, was den Gesamtwirkungsgrad weiter verbessert.

Die SOFC-Zelle eignet sich nicht nur durch diese kurze Prozesskette hervorragend für den Betrieb in konventionell mit Benzin betriebenen Fahrzeugen. Gegenüber der zur Zeit allgemein favorisierten PEM-Brennstoffzelle (Polymer-Elektrolyt-Membran), ist die SOFC zudem weitaus weniger empfindlich gegen Verunreinigungen, die in einem Benzin-Reformierungsprozess entstehen, da neben Wasserstoff auch CO in Strom umgewandelt werden kann. Außerdem benötigt sie keine teuren Edelmetall-Elektroden.

Wirkungsgrad gegenüber konventionellem Konzept verdoppelt

Die Aufgabe der SOFC-Brennstoffzelleneinheit für BMW Pkw ist die Versorgung des Bordnetzes mit elektrischer Energie. Damit soll dieses "elektrochemische Kraftwerk" die Funktion übernehmen, die es am besten erfüllt: die Stromerzeugung mit hohem Wirkungsgrad, unabhängig vom Motor. Die Umwandlung von Benzin in Strom per SOFC-Brennstoffzelle ist fast doppelt so effizient wie die Kombination aus Motor, Lichtmaschine und Batterie. Für den Fahrzeugantrieb selbst überwiegen aus Sicht von BMW nach wie vor die Vorteile des Verbrennungsmotors.

Durch ihren autarken Betrieb ermöglicht die Brennstoffzellen-APU neue Funktionen: Bei Frost können Scheiben vor Fahrtbeginn enteist, Sitze und Lenkrad beheizt werden. Bei hohen Außentemperaturen kann die Klimaanlage im Stand oder unabhängig von der Motordrehzahl im optimalen Bereich betrieben werden. Allein die Standklimatisierung bei ausgeschaltetem Motor ist mit dem einem Viertel des heutigen Energiebedarfs möglich. Im Fahrbetrieb ist bereits mit den heute fahrzeugüblichen elektrischen Verbrauchern eine Einsparung von rund einem Liter pro 100 Kilometer im Stadtverkehr möglich. Künftige "by wire-" Systeme wie elektrisch betriebene Lenkung oder Bremsen benötigen noch weitaus mehr elektrische Energie, die dann per SOFC-Brennstoffzelle energieeffizient bereitgestellt werden kann.

Der Einsatz von Internet - und Onlinediensten im Fahrzeug und das "rollende Büro" wird durch die Brennstoffzellen-APU stark vereinfacht. Die von BMW entwickelte APU ist dabei optimal für das neue 2-Spannungs-Bordnetz geeignet. So versorgen die bereits existierenden APU-Fahrzeuge nicht nur das konventionelle 12V-Netz, sondern auch die neu entwickelte Klimaanlage mit 42 Volt.

APU in wenigen Jahren verfügbar: Kundennutzen ohne Kompromisse

Die BMW Group will die Brennstoffzellen-APU und die damit verbundenen Vorteile in ca. fünf Jahren anbieten. Damit werden BMW Kunden alle spezifischen Vorteile der Brennstoffzellen-Technologie als erste nutzen können, ohne dafür Kompromisse eingehen zu müssen. Ziel der bereits begonnenen Serienentwicklung ist die weitere Verkleinerung und Optimierung des Gesamtsystems. Die Leistung wird bei rund fünf Kilowatt liegen, für die der Reformer bereits heute ausgelegt ist. Der Bedarf der kompakte Brennstoffzellenbatterie wird mit dem einer konventionellen Bleibatterie vergleichbar sein. Allerdings übertrifft die Brennstoffzelle die Leistungsfähigkeit und die "Ausdauer" der Bleibatterie bei weitem. Langfristig könnte die Brennstoffzelle sogar den elektrischen Generator im Auto ablösen. Mit der APU beginnt also für das Automobil, in dem in Zukunft immer mehr Strom gebraucht wird, eine neue Ära.

(16. Feb. 2001)

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