Das Comeback: Verbrennungsmotor mit Wasserstoff

Als BMW Ende der 1990er-Jahre eine Flotte von Erprobungsträgern der Baureihe E 38 (BMW 7er) mit Wasserstoffantrieb präsentierte, war die Überraschung in der Branche groß. Bereits mehrere Jahrzehnte galt Wasserstoff als sauberer Energieträger und eine Vielzahl von Herstellern erprobten das Thema in Verbindung mit einer Brennstoffzelle. BMW war jedoch der erste Hersteller, der es im Rahmen einer Kleinserie versuchte, Wasserstoff als flüssigen Kraftstoff in einem Verbrennungsmotor einzusetzen.

Obschon der Entwicklungsaufwand mächtig war und BMW eine Technologie-Weltreise mit seiner ersten silberlackierten 7er-Flotte unternahm, wurde letztlich nichts aus einem echten Serieneinsatz. Die Baureihen E38 und der spätere E65 mit ihren V12-Triebwerken, die mit Wasserstoff befeuert wurden, verschwanden Ende der 2010er nach großen Auftritten in Politik und Wirtschaft in den Kellern der Münchner Entwicklungsabteilungen.

Gutes Ansprechverhakten und kurze Tankvorgänge

Viele Marken haben spätestens aufgrund des immer stärkeren Elektrotrends der Brennstoffzelle abgeschworen und setzen einzig und allein auf den Batteriebetrieb. Toyota ist neben Hyundai einer der wenigen Hersteller, die aktuell ein Serienfahrzeug mit Brennstoffzelle anbieten. Der noch junge Toyota Mirai II ist auch optisch gelungen. Unter der Haube der viertürigen Limousine könnte ebenso ein V8 oder ein kraftvoll drehenden Reihensechszylinder stecken. Doch wie schon beim Hyundai Nexo bleibt es auch hier dabei, dass der Wasserstoff zusammen mit Sauerstoff durch einen chemischen Prozess in elektrische Energie umgewandelt wird, die wiederum eine Batterie und so letztlich einen Elektromotor versorgt.

Toyota schlägt mit seinen Experimenten jetzt noch einen weiteren Weg ein und hat einen Motor entwickelt, der Wasserstoff statt Benzin verbrennt. Die Vorteile liegen, wie einst beim 191 kW/260 PS starken BMW 7er Hydrogen (390 Nm Drehmoment), auf der Hand: Das Triebwerk stößt keine CO2-Emissionen aus und lässt sich an einer Wasserstofftankstelle in nur wenigen Minuten nachtanken. Zähes Laden an der Elektroladesäule entfällt. Statt des chemischen Prozesses werden Wasserstoff und Sauerstoff hier ähnlich wie bei einem normalen Verbrenner verbrannt, die zuvor aus einem Hochdrucktank fließen, der den Wasserstoff bei einer Temperatur von -253 Grad Celsius flüssig hält.

War es beim BMW 7er mit Wasserstoffantrieb noch ein mächtiges V12-Triebwerk, das vom Serien-760er abgeleitet wurde, erprobt Toyota die neue alte Technik nun mit einem kleinen Dreizylinder-Turbomotor. Beim Triebwerk vom Typ GE16-GTS wird der Wasserstoff über ein modifiziertes Kraftstoff- und Einspritzsystem in die Brennräume des Hubkolbenmotors gebracht. Dabei erfolgt der Verbrennungsprozess deutlich schneller als bei vergleichbaren Benzinern, was zu einem besseren Ansprechverhalten des Motors führt.

Härtetests der Toyota-Technologie am Mount Fuji

Dank dieser Voraussetzungen verringern sich auch die Vibrationen, sodass sich das Fahrgefühl und die Fahrzeugrückmeldung verbessern. Eingebaut ist der neue Wasserstoffmotor in einem sportlichen Toyota Corolla, der seine Bewährungsprobe beim 24-Stunden-Rennen im japanischen Fuji (21. bis 23. Mai) feierte. Der Corolla hat einen 1,6 Liter großen Motor mit drei Zylindern und Turboaufladung. Zudem verfügt der kompakte Tourenwagen über Handschaltung und Allradantrieb. Ein seriennaher Einsatz scheint zu einem späteren Zeitpunkt erst einmal ausgeschlossen, da Toyota mit dem Renneinsatz ausschließlich wertvolle Daten unter maximaler Rennbelastung sammeln will. Doch ganz ähnlich sah es einst mit Technologien wie der Benzindirekteinspritzung, dem Doppelkupplungsgetriebe oder den Hybrid- und Dieselantrieben aus. Auch hier haben viele spätere Serienmodule ihren Ursprung im Rennsport genommen. Und womöglich bekommt ja auch der Wasserstoff trotz des weltweiten Elektrotrends noch eine Chance? In einem Verbrennungsmotor?

Der einstige Initiator BMW hatte sich zwischenzeitlich weitgehend aus der Wasserstoffentwicklung verabschiedet. Doch im kommenden Jahr wollen die Bayern das Thema Wasserstoff wieder in einer Kleinserie auf die Straße bringen. Der BMW i Hydrogen Next auf Basis des aktuellem X5 wird dann wie der Hyundai Nexo und dervToyota Mirai mit einer Brennstoffzelle ausgestattet sein.