Toyota FCHV-adv: Zukunft aus dem Baukasten

Von Jürgen Pander

Angesichts des aktuellen Traras ums Elektroauto sind Brennstoffzellenfahrzeuge in die Defensive geraten. Doch deren Technologie kann einige Probleme batteriebetriebener Elektroautos elegant lösen. SPIEGEL ONLINE hat es mit dem Toyota-Modell FCHV-adv ausprobiert.

Toyota FCHV-adv: Wasser aus dem Auspuff Fotos

Vor nicht allzu langer Zeit verbreiteten einige Autohersteller das Szenario, im Jahr 2010 werde es vor Brennstoffzellen-Fahrzeugen nur so wimmeln auf unseren Straßen. Die großspurige Prognose ist nicht eingetreten. Stattdessen werden jetzt mindestens eine Million batteriebetriebene Elektroautos in Deutschland im Jahr 2020 als Ziel ausgegeben. Ob diese Ansage realistisch ist, wird man erst in zehn Jahren wissen. Schon jetzt aber zeichnet sich ab, dass die Brennstoffzellentechnik eine Möglichkeit sein könnte, dem Elektroauto tatsächlich zum Durchbruch zu verhelfen.

Die Entwickler haben die wesentlichen Probleme der Brennstoffzellentechnologie offenbar in den Griff bekommen. Als Beispiel dafür kann der Toyota FCHV-adv dienen, die jüngste Ausbaustufe des Brennstoffzellenmodells, das in der Karosserie des SUV-Typs Toyota Highlander auftritt und das einen Brennstoffzellenantrieb mit Hybridkomponenten kombiniert.

Der japanische Autokonzern bediente sich bei der Konfiguration des Antriebs aus dem hauseigenen Baukasten: Die 122 PS starke Elektromaschine stammt aus dem Lexus RX, die Nickel-Metall-Hydridbatterie aus dem Toyota Prius, die elektronische Steuerung des Systems aus vorhandenen Hybrid-Komponenten und das Tanksystem für den Wasserstoff - vier Kohlefaser-Kevlar-Behälter, die bei 700 bar Druck insgesamt 6,5 Kilogramm Wasserstoff speichern können - stammt ebenfalls von Toyota.

"Mit dieser Technik wird das Brennstoffzellen-Fahrzeug im Prinzip serienreif", sagt Toyota-Sprecher Dirk Breuer. Der Kaltstart funktioniert inzwischen bis minus 37 Grad, das Sicherheitsniveau liegt auf dem herkömmlich angetriebener Autos, die Dauerhaltbarkeit scheint gewährleistet - Toyota sammelt seit 1996 Erfahrung mit Brennstoffzellenautos - und auch die Reichweite ist kein Problem mehr. "Gut 600 Kilometer sind mit einem vollen Wasserstofftank möglich", sagt Breuer. Auch deshalb, weil die beim Bremsen sonst als Hitze verpuffende Energie teilweise in Elektrizität verwandelt und in der Batterie gespeichert wird. Der Elektromotor fungiert dabei wie zum Beispiel im Prius als Generator. Zudem lenkt die clevere Steuerung die Energieströme so, dass das Zusammenspiel von Batterie, Brennstoffzelle und E-Maschine so effizient wie möglich ist.

Eine Testfahrt, die spektakuläre unspektakulär verläuft

SPIEGEL ONLINE konnte das während der ersten Testfahrt des Toyota FCHV-adv in Deutschland ausprobieren. Wobei das Erlebnis, in dem mindestens eine Million Euro teuren Prototypen durch Berlin zu fahren, weitaus unspektakulärer ist als man zunächst vermutet. Genau das ist aber der eigentliche Clou: Der Wagen fährt völlig normal. Der Antritt beim Anfahren ist etwas druckvoller als gewohnt, ansonsten aber stellt man keine Unterschiede fest - mit Ausnahme des für elektrisch angetriebene Autos typischen Fehlens von Motorgeräuschen. Was man wahrnimmt, ist das Rauschen der Reifen und des Fahrtwinds.

Außerdem sieht man auf dem Bildschirm des Bordcomputers, ob die E-Maschine die Energie gerade aus der Brennstoffzelle, der Batterie oder beiden bezieht; oder ob sie gerade Strom produziert. Man kann sich auch in Säulendiagrammen dezidiert die Verbrauchswerte der zurückgelegten Strecke anzeigen lassen. Und man liest erfreut die Restreichweite ab. In unserem Fall waren das noch umgerechnet 422 Kilometer - ein Batteriefahrzeug mit diesem Radius, das außerdem fünf Sitzplätze, einen großen Kofferraum und eine Höchstgeschwindigkeit von 155 km/h bietet, gibt es nicht.

Die Kosten müssen runter - und es fehlen Wasserstoff-Tankstellen

Bleiben noch zwei dicke Brocken, die es aus dem Weg zu räumen gilt: Die hohen Kosten und die Wasserstoff-Infrastruktur. Was den Preis der Technik betrifft, behauptet Toyota, die Kosten seit den Anfängen der Brennstoffzellen-Entwicklung um 90 Prozent gedrückt zu haben. Die konkreteste Zahl bislang wird so kommuniziert: Wenn 2015 das erste Serien-Brennstoffzellenauto auf den Markt kommen wird, dann kostet es vermutlich 30 Prozent mehr als ein vergleichbares Modell mit Benzinmotor.

Und die Infrastruktur? Die Testfahrt mit dem Toyota FCHV-adv begann an der Total-Tankstelle unweit des Berliner Ostbahnhofs. Dort wurde vor kurzem eine neue, öffentliche Wasserstofftankstelle eröffnet, die in mehrer Hinsicht bemerkenswert ist. Es gibt dort Zapfsäulen für flüssigen Wasserstoff sowie für gasförmigen mit 350 und 700 bar. Es gibt weiterhin eine Photovoltaik-Anlage, die zwar lediglich ein Kilo Wasserstoff pro Tag produzieren kann, jedoch als Pilotprojekt wichtig ist. Und schließlich ist die wesentliche Technik der Anlage in zwei Containern untergebracht. Dank dieser Modularität könne praktisch jede Tankstelle mit einer solchen Station ausgerüstet werden, sagt Total-Projektleiter Carsten Retzke. Mittelfristig solle der Preis für eine solche Anlage auf "unter eine Million Euro" sinken, erklärt Retzke. Tausend Wasserstoff-Tankstellen in Deutschland für weniger als eine Milliarde Euro? Das klingt angesichts mancher Landesbank-Verluste fast schon billig.

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Forum - Diskussion über diesen Artikel
insgesamt 28 Beiträge
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1. die Zukunft!
Blitztrumpf 03.05.2010
Ich verstehe nicht, wieso die deutschen Autobauer sich teilweise wieder von der Brennstoffzelle verabschiedet haben. Die Tecnologier erscheint in meinen AUgen sinnvoller und vor allem realistischer als die Battrien immer weiter zu vergrößern und schnellwechselverfahren für die Batterien zu entwerfen. Und Hybridantrieb hat es ja auch noch - "trendy" ist die Karre allemal!
2. Wasserstoff ein Holzweg?
sikasuu 03.05.2010
Elektroautos...mit Batterien(Akkus) oder Brennstoffzelle SCHEINEN nur eine Lösung zu sein. Wasserstoff scheitert an der Logistik, am Speicher und der Herstellung. Akkus sind unbezahlbar, bringen nicht gelöste Entsorgungsprobleme, haben nur 2-3 Jahre Standzeit..... . Was ich vermisse ist eine saubere Kostengegenüberstellung verschiedener Mobilitaetsmodelle (Volks- und Privatwirtschaftlich) 1-2 Tonnen Verpackung für 80 Kg Nutzlast, zig Quadratmeter Verkehrsfläche (Infrastrukturkosten) pro Personenkilometer, > 50% aller Fahrten unter 15Km,Lärmbelastung, Ressourcenverbrauch... all das spricht gegen Individualverkehr in den Ballungsräumen. . Der Antriebstrang ist nur ein Nebenproblem der Verkehrsproblematik. Die Diskussion über Akku,Brennstoffzelle ... ist interessengesteuert. . Ein Umsteuern auf andere Mobilitaetslösungen in den Ballungsräumen erscheint mir bitter nötig. Gruss Sikasuu
3. Und woher kommt der Wasserstoff ?
net_worker 03.05.2010
Auch Daimler hat eine sehr weit entwickelte Brennstoffzellen-Technologie. Nach der Brennstoffzelle ist das Fahrzeug ein Elektroauto mit einer Pufferbatterie, die Lastspitzen abdecken kann. Entscheidend wäre aber bei einer massenhaften Verbreitung solcher Brennstoffzellen-Fahrzeuge, woher der Wasserstoff für den Antrieb kommen soll. Heute wird der Großteil des Wasserstoffs der in der Industrie verwendet wird aus Erdgas hergestellt. Ein Prozess bei dem CO2 entsteht. Die Herstellung von Wasserstoff mittels Elektrolyse hat einen bescheidenen Wirkungsgrad. Entweder muss Strom aus Windenergie oder aus thermischen Solarkraftwerken spottbillig sein, oder die Kernkraftwerke werden benutzt um CO2 frei H2 herzustellen. Wer weiss wie viel Wasserstoff die heutige Industrie in Deutschland übrig hätte, um diesen in Brennstoffzellenfahrzeugen zu verwenden ? Auf der IAA 2009 hat auf dem Daimler Stand jemand dieses Argument gebracht: "Die Industrie erzeugt heute schon so viel überschüssigen Wasserstoff, dass man Millionen Autos damit betreiben kann..." Selbst wenn es so wäre, fehlen noch die Tankstellen für Wasserstoff und ich bin ehrlich gesagt nicht scharf darauf in einem Fahrzeug unterwegs zu sein, das mit mehreren Hochdrucktanks ausgestattet sind, in denen der Wasserstoff mit 700 Bar gespeichert ist. Die Tanks sollen sehr sicher sein (halten den mehrfachen Druck aus, sind Crash resistent) aber ein ungutes Gefühl hätte ich dabei. Deshalb sind für mich reine Batterie Elektrofahrzeuge die beste Lösung. Der erzeugte Strom wird wesentliche effizienter verwendet als bei dem Umweg über Wasserstoff als Zwischen-Medium. Außerdem wird in den heutigen Brennstoffzellen noch sehr viel Platin und andere seltene Metalle verwendet, so dass eine milliardenfache Anwendung von Brennstoffzellen zu Engpässen bei diesen Metallen führen kann.
4. QED: grüne Laberköpfe
gsm900 03.05.2010
Zitat von net_workerAuch Daimler hat eine sehr weit entwickelte Brennstoffzellen-Technologie. Nach der Brennstoffzelle ist das Fahrzeug ein Elektroauto mit einer Pufferbatterie, die Lastspitzen abdecken kann. Entscheidend wäre aber bei einer massenhaften Verbreitung solcher Brennstoffzellen-Fahrzeuge, woher der Wasserstoff für.....
kennein einen der weiss was Chemie ist: "giftig, explosiv, krebserregend". Für Millionen von Akkus fehlt das Lithium. Wasserstoff klingt zwar sauber, kommt ja auch aus der Druckflasche. Es wäre günstiger Methanol zu verwenden und ggfs. in situ zu zerlegen um Wasserstoff zu gewinnen.
5. Und die 'Direkt-Ethanol-Brennstoffzelle' ?
rkinfo 03.05.2010
Zitat von sysopAngesichts des aktuellen Traras ums Elektroauto sind Brennstoffzellenfahrzeuge in die Defensive geraten. Doch deren Technologie kann einige Probleme batteriebetriebener Elektroautos elegant lösen. SPIEGEL ONLINE hat es mit dem Toyota-Modell FCHV-adv ausprobiert. http://www.spiegel.de/auto/fahrberichte/0,1518,690831,00.html
http://www.iaf.fh-offenburg.de/Forschungsberichte/2008/Brennstoffzelle.pdf Natürlich ist Wasserstoff etablierter für Brennstoffzellen und auch leichter hochrein bis zur Zellen transportierbar. Aber Ethanol läßt sich viel leichter und in größerer Menge im PKW lagern und ein Betankungsvorgang ist/wäre trivial. Zudem ist die Herstellung von Ethanol längst Massenfabrikation - auch in der EU. Wobei die Elemente Wasserstoff-Brennstoffzelle und Direkt-Ethanolzelle modular ersetzbar wären. Toyota hat auf jeden Fall hier tolle Vorarbeit geleistet. Es lohnt sich auch wenig über die anderen Autobauer zu schimpfen. Solche Grundlagenentwicklungen sind sehr teuer und das kann sich nur ein sehr großer Autohersteller mit Erfahrung wie Hybrid auch erlauben. *Wirtschaftlich sinnvoll* wäre bei uns allenfalls eine gemeinsame Plattform mit Toyota um eben jetzt Langzeittests im nächsten Jahrzehnten zu sammeln per Serienfahrzeugen.
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Fahrzeugschein
Hersteller: Toyota
Typ: FCHV-adv
Karosserie: Geländewagen/Pickup/SUV
Motor: Permanentmagnet-Elektromotor
Antrieb: Front
Leistung (E-Motor): 122 PS (90 kW)
Drehmoment (E-Motor): 260 Nm
Höchstgeschw.: 155 km/h

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