Schule : Schöne neue Wasserstoffwelt

Mit dem Hydrogen 7 bietet BMW das erste Serienauto mit bivalentem Wasserstoffantrieb an

Ingo von Dahlern

Da fuhren wir vor wenigen Tagen mit einem geradezu revolutionären Fahrzeug durch Berlin und seine Umgebung und keiner bemerkte es. Denn der BMW Hydrogen 7 sieht aus wie jeder normale 7er von BMW. Allenfalls die ungewöhnlich große Tankklappe hinten rechts zeigt dem Kenner, dass er irgendwie anders ist. Denn der Hydrogen 7 ist das in einer Auflage von 100 Exemplaren produzierte erste Serienauto der Welt, das in seinem Motor Wasserstoff verbrennt.

Das ist ein gewaltiger Sprung nach vorn für die Münchner Ingenieure, die auf dem Weg in eine künftige Wasserstoffwelt seit knapp drei Jahrzehnten konsequent einen Sonderweg gehen. Denn während die übrigen Hersteller zielstrebig auf die ebenfalls mit Wasserstoff betriebene Brennstoffzelle setzen, die im Rahmen einer „kalten Verbrennung“ mit Sauerstoff reagiert und dabei elektrischen Strom erzeugt, setzt man bei BMW auf den bewährten Verbrennungsmotor. Denn der hat im Prinzip keine Probleme, statt Benzin auch Wasserstoff zu verbrennen.

Dessen großer Reiz als Kraftstoff der Zukunft liegt darin, dass er im Unterschied zu Torf, Holz, Kohle, Erdgas und Erdöl, die derzeit den überwiegenden Anteil unseres Energiebedarfs befriedigen, keinen Kohlenstoff enthält. Damit entsteht bei seiner Verbrennung auch kein Kohlendioxid – das so lange kein Problem war, solange auf der Erde vor allem Holz und Torf verfeuert wurden. Doch je intensiver Menschen fossile Brennstoffe in Industrie und Verkehr nutzen und damit den seit Jahrmillionen im Erdinnern in gewaltigen Mengen schlummernden Kohlenstoff zutage fördern und verbrennen, desto mehr bringen wir die bis dahin fein austarierten Gleichgewichte in der Erdatmosphäre durcheinander. Zusehends mehr CO2 in der Atmosphäre hat den an sich lebenserhaltenden Treibhauseffekt inzwischen so verstärkt, das er zusehends lebensbedrohend wird.

Es wird also höchste Zeit für eine Energiebasis, die nicht mehr zusätzliches CO2 in die Atmosphäre einträgt. Das macht sogenannte Biotreibstoffe vom Biogas über aus Biomasse erzeugte Öle und Alkohole zusehends attraktiver, da sie ohne Probleme in herkömmlichen Motoren verbrannt werden können und bei ihrer Verbrennung nur so viel CO2 entsteht, wie zuvor beim Wachstum der Pflanzen aus der Atmosphäre entnommen wurde. Die aktuelle Entwicklung zeigt, dass die Rolle von Bioenergie immer wichtiger wird. Doch Biokraftstoffe können nur einen Teil unseres weltweit riesigen Kraftstoffbedarfs decken. Damit werden kohlenstofffreie Energieträger als Alternative zusehends wichtiger.

Der Ende des Jahres in Berlin vorgestellte BMW Hydrogen 7 ist ein wichtiger Meilenstein auf dem Weg zu einer auf Wasserstoff setzenden Energieversorgung. Wobei dieses Auto allerdings auch zeigt, dass dieser prinzipiell einfache Weg nicht so einfach ist, wenn es um die praktische Umsetzung im Detail geht. Denn der BMW Hydrogen 7 ist zwar flott, doch gegenüber seinen Benzinkollegen bei weitem nicht konkurrenzfähig. Denn sein Sechsliter-Zwölfzylinder liefert mit 191 kW (260 PS), 9,5 Sekunden für den Spurt auf Tempo 100 und maximal 230 km/h merklich unter den Benzinern liegende Leistungen. Dafür aber ist er in der Lage, jederzeit von Benzin- auf Wasserstoffbetrieb umzuschalten und die sehr unterschiedlichen Verbrennungseigenschaften beider Kraftstoffe – Wasserstoff verbrennt mit einer zehnmal höheren Geschwindigkeit als Benzin – ebenso zu beherrschen wie die bei diesem Triebwerk sehr komplizierte Stickoxidbildung. So bleibt der Hydrogen 7 auch dort uneingeschränkt mobil, wo derzeit noch keine Wasserstofftankstellen verfügbar sind. Und die sind bislang sehr dünn gesät. Derzeit gibt es bundesweit nur sechs Wasserstofftankstellen in Berlin, München, Hamburg.

BMW betreibt den Hydrogen 7 mit minus 253 Grad Celsius kaltem flüssigen Wasserstoff. Das stellt nicht nur hohe Ansprüche an das Motormanagement, sondern vor allem auch an den Tank und dessen Isolierung. Deren Wirkung entspricht einer etwa 17 Meter starken Styroporschicht. Kochend heißer Kaffee brauchte in einem solchen Tank 80 Tage, um auf Trinktemperatur abzukühlen. Trotzdem gelangt so viel Wärme in den Tank, dass nach einer Standzeit von mehr als 17 Stunden Druck abgebaut und verdampfter Wasserstoff abgelassen werden muss. Das führt dazu, dass sich bei mehrtägiger Standzeit der Tank kontinuierlich entleert, was bei einem halbvollen Tank nach rund neun Tagen abgeschlossen ist. Dieser Entleerungsprozess ist nur ein Beispiel dafür, dass Wasserstoff in flüssiger Form seine eigenen schwierigen Gesetze hat.

Die gilt es auch beim Tanken zu beachten. BMW ist es gelungen, ein dem Tanken von Benzinern vergleichbares manuelles Verfahren zu entwickeln, so dass die Tankroboter der vor sieben Jahren eröffneten ersten Wasserstofftankstelle am Münchner Flughafen inzwischen Geschichte sind. Das inzwischen entwickelte Tankverfahren, das die beiden in Berlin betriebenen öffentlichen Wasserstoff-Tankstellen am Messedamm in Funkturmnähe und an der Heerstraße in Spandau erlauben, ist mit seinem druck- und kältedichten Kupplungen bereits auf dem Weg zur internationalen Normung.

Mit dem Hydrogen 7 hat BMW 27 Jahre nach der Vorstellung seiner ersten Wasserstoff-Konzeptstudie den Weg zur Serienreife eines ersten bivalenten Wasserstoffantriebs abgeschlossen und diese Technik – wenn auch nur im Luxusbereich – alltagstauglich gemacht. Und wenn der Hydrogen 7 mit Wasserstoff fährt, emittiert er praktisch nur noch Wasserdampf.

Dennoch ist der Weg zu einem breiten Einsatz von Wasserstoffautos mit Verbrennungsmotor noch lang, denn der ist erst möglich, wenn die dafür nötige Infrastruktur ausgebaut ist. Das gilt gleichermaßen für Brennstoffzellenautos, deren Entwicklungsfortschritte den Ausbau einer Wasserstoff-Infrastruktur beschleunigen.

Der seiner Epoche im Denken manchmal weit vorauseilende Jules Verne wäre trotzdem begeistert vom BMW Hydrogen 7. Denn nach dem bereits vor sechs Jahren in Berlin vorgestellten BMW 750 hL ist das neue Wasserstoff angetriebene Fahrzeug eine weitere Bestätigung für seine 1874 im Roman „Die geheimnisvolle Insel“ formulierte Vision: „Ich glaube, dass eines Tages Wasserstoff und Sauerstoff, aus denen sich Wasser zusammensetzt, alleine oder zusammen verwendet, eine unerschöpfliche Quelle von Wärme und Licht bilden werden.“

Doch damit Wasserstoff wirklich einmal zum Kraftstoff der Zukunft werden und die CO2-Belastung der Atmosphäre wirksam mindern kann, ist es entscheidend, dass man ihn auch umweltverträglich erzeugt, was für den derzeit angebotenen Wasserstoff in keiner Weise zutrifft. Eine besonders überzeugende Methode könnte seine Herstellung mit Hilfe von Solarenergie sein, von der unsere Erde in jeder Stunde so viel trifft, wie dem weltweiten Energiebedarf für ein Jahr entspricht.

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