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Brennstoffzellen-Auto

Zell am See

Foto: GM 5 Bilder

Es tut sich was im Lande des bislang hemmungslosen Spritverbrauchs: General Motors will sich zum Vorreiter umweltfreundlicher Autotechnik aufschwingen. Langfristziel ist das Brennstoffzellen-Auto.

03.11.2006

Der bisher eher behäbige Autoriese GM hat sein Umweltgewissen entdeckt und stürmt mit diesem Banner entschlossen voran. Insgesamt 19 Modelle verschiedener GM-Marken, verkündet Elizabeth Lowery, GM-Verantwortliche für Energie und Umweltfragen, sollen allein 2007 mit sparsameren und emissionsärmeren Antrieben erscheinen.

Verschiedenste Technologien kommen dabei zum Einsatz - von der Zylinderabschaltung über ethanoltaugliche "Flex-Fuel“-Modelle bis hin zur Mild-Hybrid-Baureihe des Saturn Vue Green Line. Doch Fernziel auf dem Weg zum umweltfreundlichen Auto ist für Larry Burns, Chef-Stratege für Forschung und Entwicklung bei GM, das mit Wasserstoff betriebene Brennstoffzellen-Auto. Weil das nicht nur eine Abkehr vom Verbrennungsmotor bedeutet, sondern langfristig auch die Machtergreifung der Elektronik durch innovative "bywire“-Technologien, spricht Burns in US-amerikanischer Bescheidenheit von der "Neuerfindung des Autos“, mit der GM "das Erbgut heutiger Automobile fundamental verändert“.

Moderne Brennstoffzelle, verpackt im Equinox

Um das Publikum freilich nicht zu überfordern, startet GM 2007 zunächst einen Praxisversuch mit einem Modell, das sich im Grundkonzept, in Nutzbarkeit und vom Design im gewohnten Rahmen bewegen soll. Moderne Brennstoffzellen-Technologie also unter dem vergleichsweise konventionellen Blechkleid des Chevrolet-Crossover Equinox. Ziel der GM-Ingenieure war es, dem Fronttriebler auch in der "Fuel Cell"-Version möglichst umfassende Alltagstauglichkeit mitzugeben. Das heißt: Nutzbarkeit ohne Platzbeschränkung, übliche Fahrleistungen, keinerlei Abstriche bei den Sicherheitsstandards und vor allem eine Reichweite von rund 320 Kilometern.

Die beiden letzten Punkte machten ein Umgestalten des Unterbodens notwendig, da hier drei zylindrische Druckbehälter unterzubringen waren. Wegen des geringen Energieinhalts von Wasserstoff unter atmosphärischen Bedingungen entschied sich GM, dem derzeitigen Mainstream folgend, für eine 700-bar-Hochdruck-Speicherung. Nur so lassen sich akzeptable Reichweiten erzielen. Forscher der Hughes Research Laboratories suchen im GM-Auftrag aber nach Speicheralternativen.

Als aussichtsreiche, derzeit noch nicht reife Technologie charakterisiert Greg Olson die Speicherung mit Leichtmetall-Hydriden. Hohen technischen Aufwand erfordert aber bereits die Equinox-Druckspeicherung: Alu-Behälter, die mit mehrlagiger Karbonfaser-Ummantelung dem hohen Innendruck standhalten. Mit zusätzlichen Strukturmaßnahmen, die in umfangreichen Crashtests überprüft wurden, glaubt Chefingenieur Nick Zielinski Skeptikern überzeugende Argumente entgegenhalten zu können.

Die Antriebseinheit des Equinox Fuel Cell ist ein schönes Beispiel für den Entwicklungsfortschritt der letzten Jahre. Anders als zum Beispiel bei Daimler-Chrysler, arbeiten GM Entwickler ohne externen Partner. Zusammen mit einem 73 kW starken Drehstrommotor (kurzfristige Spitzenleistung 94 kW) und der 93-kW-Brennstoffzelle samt Steuerungs-Peripherie passt der kompakte Antriebsblock unter die Motorhaube des Equinox. Eine zusätzliche (Nickel-Metallhydrid)-Pufferbatterie unterstützt den Antrieb bei Bedarf mit maximal 35 kW, gleicht mangelnde Dynamik der Brennstoffzelle aus und nimmt beim Bremsen ungenutzte Energie zurück.

Trotz 230 Kilogramm Zusatzgewicht beschleunigt der Equinox Fuel Cell laut GM in zwölf Sekunden auf 100 km/h und ist maximal 160 km/h schnell. Sogar bei 25 Minusgraden soll die Brennstoffzelle noch starten - bisher eher ein Schwachpunkt solcher Systeme. Das alles sollen demnächst normale Nutzer im realen Fahrbetrieb überprüfen.

Mindestens 100 Equinox Fuel Cell will GM bis Herbst 2007 bauen und sie in Kalifornien, New York und Washington D.C. einsetzen. Die noch spärlichen Tankmöglichkeiten erzwingen solche räumliche Konzentration. Die Lebenserwartung der Brennstoffzellen-Autos ist freilich vergleichsweise bescheiden. Für 50.000 Meilen, sagt GM, sei ihr Antriebssystem konzipiert. Von solchen Prognosen ist der Sequel noch weit entfernt. Mit ihm präsentierte GM bereits jetzt ein fahrbares Konzept des vielleicht übernächsten Schritts zu einer künftigen Antriebsalternative.

Der bereits 2002 präsentierte Basisentwurf vereinigt nicht nur den gesamten Brennstoffzellen-Antrieb in einem so genannten Skateboard-Konzept, sondern treibt die Wende von der Mechanik hin zur Elektrifizierung des Autos konsequent weiter. Beruhigend, dass jene von Larry Burns reklamierte Neuerfindung des Autos noch immer vier Räder besitzt. Ihr Allradantrieb allerdings setzt nicht auf einen, sondern gleich drei Drehstrommotoren: Einer versorgt über ein Planetengetriebe die Vorderräder mit maximal 65 kW, zwei weitere Radnabenmotoren mit jeweils 25 kW sind für die Hinterräder zuständig.

Elektronisch kontrolliert, erleichtert eine solche Konstellation die bedarfsgerechte Zuteilung des Antriebsmoments wie den stabilisierenden Einsatz der Bremsen. Ganz ohne Hydraulik werden sie ebenfalls elektromotorisch aktiviert, soweit möglich wird überschüssige Bewegungsenergie beim Bremsen in eine Lithium-Ionen-Batterie zurückgeführt. Wie im Equinox sind drei Wasserstoff- Druckspeicher im modifizierten Skateboard untergebracht. Ihre acht Kilogramm Inhalt sollen dem trotz Aluminium-Karosse 2.170 kg schweren Auto 480 Kilometer Reichweite garantieren.

Wie sich der Sequel fährt?

Erstaunlich unkompliziert. Das hohe Start-Drehmoment der E-Motoren beschleunigt das Wasserstoff-Auto imponierend. In weniger als zehn Sekunden sind 100 km/h erreicht. Lediglich die Lenkung - auch ihre Befehle werden selbstredend "by wire" übertragen - vermittelt ein synthetisches Lenkgefühl, das häufige Korrekturen verlangt. Larry Burns ist sichtlich stolz auf sein Zukunftsprojekt, auch wenn er dessen Serienanlauf erst jenseits 2012 sieht.

"Wir wollen ein Auto, das emissionsfrei ist und so aus der Umweltdebatte kommt. Und wir wollen natürlich die Abhängigkeit vom Erdöl allmählich vermindern.“ Die Technik, das zeigt der Sequel, ist bereits greifbar nahe. Die Frage allerdings, woher künftig der Wasserstoff kommen soll und welchen Energieaufwand, welche Emissionen seine Erzeugung verursachen wird, kann Mr. Burns auch noch nicht schlüssig beantworten. Allerdings ist dabei eher die Politik gefordert.

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