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Alt 15.11.2006, 12:50     #11
Hermann   Hermann ist offline
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Karosserie und Fahrwerk: BMW 760Li als Basis, intelligenter Leichtbau, Crashoptimierung, spezielle Fahrwerksabstimmung.
  • Hoher Powerdome als charakteristisches Merkmal.
  • Neuartige CFK-Stahl-Mischbauweise.
  • Telemetrie-Reifendruckkontrollsystem RDC wie im Rennsport.
Der BMW Hydrogen 7 bringt Dynamik, Luxus und Fahrkomfort mit einer revolutionären Antriebstechnologie in Einklang. Der Charakter der ersten mit Wasserstoff betriebenen Luxuslimousine der Welt zeigt sich in einer sportlich-eleganten Karosserie und einem auf höchste Dynamik ausgerichteten Fahrwerk. Der BMW Hydrogen 7 ist optisch unverkennbar ein Mitglied der BMW 7er Familie. Sein Erscheinungsbild entspricht im Wesentlichen dem Karosseriedesign des BMW 760Li, der größten Limousine der BMW 7er Reihe. Außenabmessungen und Radstand beider Modelle sind identisch.

Aufgrund der wasserstoffspezifischen Umfänge des BMW Hydrogen 7 wurde die Karosserie des BMW 760Li in mehreren Teilbereichen gezielt verändert oder neu entwickelt. Die grundlegende Innovation ist der Einsatz von kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) für die Karosseriebauteile. Die BMW Group hat für den BMW Hydrogen 7 eigens eine neue CFK-Stahl-Mischbauweise entwickelt, die sich durch eine besonders hohe Crashfestigkeit bei geringem Gewicht auszeichnet. Dadurch wird es möglich, einen Teil der durch die Antriebstechnik und das Wasserstoff-Tanksystem bedingten Gewichtszunahme zu kompensieren und die hohen Anforderungen an die passive Sicherheit zu erfüllen. So sind die Seitenrahmen der Fahrgastzelle links und rechts umlaufend mit CFK verstärkt. Das Leergewicht des BMW Hydrogen 7 beträgt 2 460 Kilogramm.


Karosseriedesign: Dezent modifiziertes Exterieur.

Die Motorhaube sowie die transparente, edel in Chrom eingefasste LH2-Tankklappe des BMW Hydrogen 7 sind im Vergleich zum BMW 760Li die augenfälligsten der wenigen optisch eigenständigen Karosseriebauteile. Der besonders stark ausgeformte Powerdome wird dabei zu einem wesentlichen Erkennungsmerkmal der weltweit ersten in Serie gefertigten Wasserstoff-Luxuslimousine. Dieses verdankt der BMW Hydrogen 7 seinem aufgrund der H2-Einblaseventile höher bauenden Motor. Die neue Kontur verweist zugleich auf die einzigartige Kraftquelle unter dem Blechkleid der Wasserstoff-Limousine. Auf Nebelscheinwerfer an der Front wurde beim BMW Hydrogen 7 zugunsten eines erweiterten Motorkühlsystems verzichtet. Außerdem hat die Wasserstoff-Limousine kein Schiebedach. Auf dem Dach befindet sich ein Sicherheitsabblasedeckel.


Abgesehen vom hohen Powerdome ist das Fahrzeug am Schriftzug „Hydrogen 7“ auf der Heckklappe und unterhalb der seitlichen Blinkleuchten am Schriftzug „Hydrogen“ erkennbar. Weiteres Designmerkmal ist die Blende mit Chrom-Applikationen für den hinteren Stoßfänger. In den Einstiegsleisten der Türen weist die Aufschrift „BMW Hydrogen Power“ auf die revolutionäre Antriebstechnologie der Limousine hin.

Das weltweit erste in Serie gefertigte Wasserstoff-Premiumfahrzeug für den Alltagsbetrieb läuft mit einer hochwertigen Metallic-Lackierung vom Band, wobei vor allem der exklusiv für dieses Modell zur Verfügung stehende Farbton Blue Water Metallic den einzigartigen Charakter des Fahrzeugs wirkungsvoll betont.


Modifikationen im Interieur.

Der Innenraum des BMW Hydrogen 7 zeigt sich im Vergleich zum BMW 760Li optisch kaum verändert. Im Cockpit befinden sich neue Anzeigen für den Wasserstoff-Betrieb. Innerhalb der Instrumentenkombination der BMW 7er Reihe leuchtet im Display der variablen Kontrollanzeigen im Wasserstoff-Betrieb das Symbol „H2“ auf. Im Rund des Tachometers ist oberhalb der Benzintankanzeige eine zusätzliche H2-Tankanzeige untergebracht, die den Füllstand in Kilogramm angibt. Die Gesamtreichweite erscheint in der Darstellung als zweigeteilter Querbalken sowie zusätzlich als Zahl. Die Reserveanzeigen für Wasserstoff (ca. 1,5 Kilogramm nutzbare Restmenge für etwa 50 Kilometer) und Benzin (ca. 15 Liter Restmenge für mindestens 100 Kilometer) werden getrennt voneinander ausgewiesen.

Die optisch auffälligsten Modifikationen sind im Fond zu finden. Sie liegen in der Anordnung des Wasserstofftanks unterhalb der Hutablage und hinter der Rücksitzbank begründet. Die Rücksitzbank des BMW Hydrogen 7 befindet sich 115 Millimeter weiter vorn als bei der Langversion des BMW 7er, jedoch 25 Millimeter weiter hinten als beim BMW 7er mit normalem Radstand. Die beiden Fondpassagiere genießen auch in dem Wasserstoff-Fahrzeug den Reisekomfort einer Oberklasse-Limousine von BMW. Die Mittelarmlehne im Fond ist packagebedingt fest installiert. Der BMW Hydrogen 7 ist daher als Viersitzer konzipiert.


Aluminium-Leichtbau für das Fahrwerk.

Wegen der zusätzlichen Bauteile der LH2-Kraftstoffversorgung kommt es insbesondere im hinteren Bereich des Fahrzeugs zu einer Gewichtszunahme. Diese macht entsprechende Anpassungen des Fahrwerks beziehungsweise der Regelsysteme erforderlich. Grundsätzlich basiert das Fahrwerk auf dem serienmäßigen Leichtbau-Aluminium-Fahrwerk, das die charakteristische Fahrdynamik der BMW 7er Reihe prägt.

Vorn kommt eine Doppelgelenk-Zugstreben-Federbeinachse zum Einsatz, hinten eine Integral-IV-Mehrlenkerachse mit Anfahr- und Bremsnickausgleich. Zusätzlich weist die Hinterachse wie das BMW 7er Sicherheitsfahrzeug Alu- und Stahl-Verstärkungen auf. Der BMW Hydrogen 7 ist mit dem speziell auf dieses Modell abgestimmten Fahrwerksystem AdaptiveDrive ausgestattet, das die Wankstabilisierung mit der variablen Stoßdämpferverstellung verbindet. AdaptiveDrive sorgt dafür, dass sich der BMW Hydrogen 7 überaus agil und souverän bewegen lässt und auch in engen Kurven spielend leicht zu beherrschen ist.

Die Federn an der Hinterachse wurden entsprechend den Erfordernissen des BMW Hydrogen 7 neu ausgelegt. Außerdem wurden die Dämpfer an Vorder- und Hinterachse neu abgestimmt und so modifiziert, dass sich die unvergleichliche Kombination von Fahrstabilität und Dynamik der BMW 7er Reihe auch im BMW Hydrogen 7 uneingeschränkt genießen lässt.

Der BMW Hydrogen 7 verfügt über eine BMW 7er Bremsanlage. Damit beträgt der Bremsweg des Fahrzeugs aus 100 km/h bis zum Stillstand 41 Meter. Die elektromechanische Feststellbremse wurde mit einer veränderten Einbaulage, einer geänderten Seilzugverlegung und modifiziertem Notlöse-Werkzeug für den BMW Hydrogen 7 speziell adaptiert. Ansonsten entspricht die Bremsanlage den Verzögerungssystemen der Modelle BMW 760i und BMW 760Li.

Die Regelsysteme sind von denen der Modelle BMW 760i und BMW 760Li abgeleitet, sie wurden jedoch an die Leistungsdaten sowie die Gewichtsverteilung des BMW Hydrogen 7 angepasst. Neben der Regelungs-Software des AdaptiveDrive betrifft dies auch die Abstimmung des Antiblockiersystems (ABS) und der Dynamischen Stabilitäts Control (DSC).

Der BMW Hydrogen 7 kommt mit 19 Zoll-Leichtmetallrädern in neuem Design einschließlich eines Mobility Sets auf die Straße. Außerdem sind für den BMW Hydrogen 7 Winterreifen im 18 Zoll-Format erhältlich.

High-tech-Reifendruckkontrolle RDC.

Zur Ausstattung des BMW Hydrogen 7 gehört auch das sensorbasierte Telemetrie-Reifendruckkontrollsystem RDC (Reifen Druck Control). Das aus dem Rennsport abgeleitete System weist eine höhere Warnschärfe auf und entspricht dem derzeit höchsten Stand der Reifenkontrolltechnik.

Mit dem Telemetrie-Reifendruckkontrollsystem RDC wird der Druck jedes einzelnen Reifens permanent und in kurzen Intervallen gemessen. Der Wert wird dabei über Kontrollleuchten im Instrumentenkombi für jedes Rad einzeln angezeigt. Zur RDC gehören vier Radelektroniken, die jeweils mit einem 125-kHz-Empfänger und einem 433-MHz-Sender ausgestattet und mit Metallventilen in den Rädern befestigt sind. Die Radelektroniken werden von Batterien betrieben, die eine Lebensdauer von 5 Jahren aufweisen.

Der Fahrer bekommt damit noch früher und präziser Warnhinweise auf einen Druckverlust in einem einzelnen Reifen. Darüber hinaus signalisiert das System auch einen gleichmäßig in allen Rädern auftretenden Luftverlust. Dieser kann durch natürliche Diffusion der Luft aus den Reifen oder durch große Temperaturschwankungen verursacht werden.

Wirksame Schallisolierung für maximalen Komfort.

Der bivalente Verbrennungsmotor des BMW Hydrogen 7 weist eine von herkömmlichen Benzinantrieben abweichende Akustik auf. Aufgrund der schnelleren Verbrennung und des somit höheren Wirkungsgrades ergibt sich im H2-Betrieb ein intensiverer Motorengeräuschpegel in einem anderen Frequenzspektrum. Verschiedene Maßnahmen gleichen diesen Effekt jedoch aus.

So wurde beispielsweise für den BMW Hydrogen 7 die Lagerung des Automatikgetriebes der Achtzylinder-Variante der BMW 7er Reihe übernommen, die weicher abgestimmt ist. Diese Maßnahme bietet einen idealen Kompromiss zwischen hoher Fahrdynamik und angenehmer Akustik.

Im Bereich der Bodenverkleidung der Fahrgastzelle und an der Stirnwand vor dem Motor wurden beim BMW Hydrogen 7 so genannte Super-High-Schallisolationen integriert. Die Belüftung der Fahrgastzelle erfolgt über einen eigens entwickelten, akustisch gedämpften Luftkanal. Der Rohluftschnorchel dieser Zuleitung ist mit einem Ansauggeräuschdämpfer ausgestattet.

Der Geräuschpegel im H2-Betrieb ist daher mit dem im Benzin-Betrieb des BMW 760i vergleichbar. Ein für den Wasserstoff-Betrieb charakteristischer Klang bleibt im H2-Betrieb dennoch erhalten.
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Viele Grüße Hermann

"Nur wer für den Augenblick lebt, lebt für die Zukunft"Heinrich von Kleist

Geändert von Hermann (15.11.2006 um 15:36 Uhr)
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Alt 15.11.2006, 12:52     #12
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Das Sicherheitskonzept: Entwicklung von Sicherheitsstandards, Erprobung, unabhängige Zertifizierung.
  • Mehrstufiges Sicherheitskonzept für Wasserstoff-Komponenten.
  • Aktive Selbstüberwachung im BMW Hydrogen 7.
  • Erprobung mit allen Testverfahren der Serienfahrzeugentwicklung.
Bei den von der BMW Group betriebenen Forschungen auf dem Gebiet alternativer Antriebsenergien hat sich Wasserstoff als der am besten geeignete Treibstoff für eine emissionsfreie automobile Zukunft herauskristallisiert. Naturgemäß hat Wasserstoff andere Eigenschaften als Benzin oder Diesel. Daher muss der Treibstoff anders behandelt werden. Die neue Antriebsenergie erfordert neue Sicherheitsvorkehrungen. Hohe Priorität bei der Entwicklung und Konstruktion des BMW Hydrogen 7 hatte ein integriertes Sicherheitskonzept als Voraussetzung dafür, dass das Fahrzeug im Alltagsbetrieb nutzbar ist.

Da es sich beim Wasserstoffsystem des BMW Hydrogen 7 um eine Antriebsenergie handelt, für deren Handhabung es bislang kaum Erfahrungen aus dem Alltagsbetrieb gibt, umfasst dieses Sicherheitskonzept das gesamte Fahrzeugumfeld sowie alle Betriebszustände, vom Fahren – zum Beispiel in einem Tunnel – über das Parken und Betanken an der Tankstelle bis hin zur Wartung und Reparatur.

Alle Bauteile des Wasserstoffsystems wurden so ausgelegt, dass bereits durch ihre Gestaltung eine maximale Sicherheit gewährleistet ist. Um das Kriterium der Eigensicherheit zu erfüllen, ist außerdem dafür gesorgt, dass sie auch im Falle einer Fehlfunktion immer in einen sicheren Zustand verfallen. Das Fahrzeug ist darüber hinaus mit einem umfassenden, sensorgesteuerten Selbstüberwachungssystem ausgestattet, das dem Fahrer bei Bedarf zusätzliche Informationen zum Zustand seines Fahrzeugs liefert. Der Fahrzeugnutzer erhält Warnhinweise über Fehlfunktion auch dann, wenn diese für sich noch keinerlei Gefährdung darstellen. Der BMW Hydrogen 7 hat alle Phasen des Produktentstehungsprozesses durchlaufen. Im Verlauf der umfangreichen, klar definierten Freigabe- und Freizeichnungsprozesse wurden höchste Qualitäts- und Sicherheitsanforderungen abgeprüft. So wurde auch ein hoher Maßstab an die funktionale Sicherheit aller Wasserstoff führenden Komponenten gelegt, für die ein spezieller sicherheitsgerichteter Entwicklungsprozess durchlaufen wurde.

Grundsätzlich geht Fortschritt auf dem Gebiet der Mobilität mit neuen Bedien- und gegebenenfalls neuen Sicherheitsvorschriften einher. Deshalb engagiert sich die BMW Group in vielen internationalen Gremien zur Entwicklung einheitlich geltender Sicherheitsstandards für wasserstoffbetriebene Fahrzeuge. Das Sicherheitskonzept des BMW Hydrogen 7 ist so ausgelegt, dass für den Fahrer die Umstellung auf die umweltfreundliche Antriebstechnologie auch unter den Bedingungen des Alltagsbetriebs ohne Einschränkungen möglich wird.

Sicherheitsrelevante Eigenschaften von Wasserstoff.

Ein grundlegender Unterschied von Wasserstoff im Vergleich zu Benzin oder Diesel ist die Farb- und Geruchlosigkeit. Wasserstoff ist außerdem 15-mal leichter als die Umgebungsluft, er entweicht daher stets nach oben und verflüchtigt sich. Würde Wasserstoff aus dem LH2-Speicher des Fahrzeugs entweichen, entstünden daher auch keine Treibstoff-Pfützen am Boden, wie dies bei auslaufendem Benzin oder Diesel der Fall ist. Im LH2-Speicher ist das Element in flüssiger Form enthalten, abgekühlt auf tiefe Minus-Temperaturen. Gerät flüssiger Wasserstoff an die Luft, erwärmt er sich sogleich, wird gasförmig, steigt auf und verflüchtigt sich schnell. Es entstehen, anders als bei Benzin oder Diesel, daher auch keine umweltschädigenden Bodenbelastungen bei einer unbeabsichtigten Freisetzung dieses Kraftstoffs.

Eine wichtige Herausforderung an die Sicherheitsvorkehrungen stellt die im Vergleich zu Benzin oder Diesel weitaus höhere Zündfähigkeit von Wasserstoff dar. Der Mischungsbereich des Wasserstoffs mit der Umgebungsluft, innerhalb dessen eine Zündung erfolgen könnte, ist breiter. Dabei ist die Zündenergie von Wasserstoff niedriger als die von Benzin oder Diesel. Das bedeutet, dass die Energie, die zugeführt werden muss, um das Gas entzünden zu können, geringer ist. Verbrennt Wasserstoff, so entsteht eine nach oben gerichtete Flamme, die für das Auge nicht sichtbar ist und keinen Rauch entwickelt. Für das Worst-Case-Szenario auf der Straße bietet Wasserstoff im Vergleich zu Benzin oder Diesel dennoch den Vorteil einer geringeren Brand- und einer geringeren Eskalationsgefahr am Unfallort. Weil sich Wasserstoff schnell verflüchtigt, kann dieser auch nur durch eine Zündquelle in unmittelbarer Nähe des ausströmenden Wasserstoffs, das heißt dort, wo das H2-Luft-Gemisch sich in einem zündfähigen Verhältnis befindet, entflammt werden. Die Wahrscheinlichkeit, dass das Fahrzeug zu brennen beginnt, ist vergleichsweise gering. Außerdem könnte sich ein Brand nicht über die für Benzin- oder Dieselkraftstoff typischen Lachen am Boden breitflächig ausbreiten.

Entstünde eine Leckage im Wasserstofftank innerhalb eines geschlossenen Raumes ohne Abzugsmöglichkeit, so wäre die Konzentration des Gases aufgrund der Geruchs- und Farblosigkeit für den Menschen nicht wahrnehmbar. Wasserstoff ist, anders als Benzin oder Diesel, nicht giftig oder reizend, es gelten jedoch andere Regeln für den Brandschutz als für die bislang gängigen Kraftstoffe.

Die Handhabung von Wasserstoff ist sicher, sofern die spezifischen Eigenschaften berücksichtigt werden. Ebenso wie der Umgang mit Benzin und Diesel als Kraftstoff, kann auch der Umgang mit Wasserstoff für den Autofahrer zu einer Selbstverständlichkeit werden. Grundsätzlich birgt jeder Kraftstoff zwangsläufig aufgrund seines Energieinhalts ein gewisses Gefahrenpotenzial in sich. So könnte kein Fahrzeug mit Benzin oder Diesel angetrieben werden, wenn diese Kraftstoffe nicht brennbar wären.

Mehrstufiges Sicherheitskonzept für die Wasserstoff-Komponenten.

Auf dem Gebiet der wasserstoffbetriebenen Fahrzeuge favorisiert BMW als Pionier die Speicherung von flüssigem, tiefkalten Wasserstoff in einem innovativen, superisolierten Tank. Der Wasserstoff wird für die Speicherung bis zum flüssigen Aggregatzustand heruntergekühlt. Der Vorteil im Vergleich zum gasförmigen Zustand liegt in der deutlich höheren Speicherdichte. So erlangt das Fahrzeug eine größere Reichweite. Die Herausforderung dieser Lösung liegt darin, dass Wasserstoff bei Umgebungsdruck erst bei einer Temperatur von minus 253 Grad den flüssigen Zustand erreicht und der Kraftstoff im Tank diese niedrige Temperatur für eine möglichst lange Zeit halten muss. Obwohl der Tank extrem gut isoliert ist, kann ein geringer Wärmeeintrag auf seinen Inhalt nicht vermieden werden. Ein Teil der Tankfüllung wird also im Laufe der Zeit verdampfen; der so genannte Boil-off-Effekt tritt ein. Dieser Effekt bringt ein Ansteigen des Tankdrucks mit sich, weil Wasserstoff in gasförmigem Zustand mehr Raum in Anspruch nimmt. Im BMW Hydrogen 7 wird dies durch das Boil-off-Managementsystem kontrolliert. Mit dem System wird die jeweilige Boil-off-Menge einem Katalysator zugeleitet, der diese ohne zusätzlichen Energieaufwand zu Wasser aufoxidiert.

Für den Fall einer Beschädigung der Vakuum-Superisolation des Wasserstofftanks und des dadurch ausgelösten Temperaturanstiegs wurde der Tank zusätzlich zum Boil-off-Managementsystem mit zwei redundanten Sicherheitsventilen versehen, die bei einem überdurchschnittlich starken Druckaufbau den gasförmigen Wasserstoff kontrolliert in die Umgebung abblasen. Öffnet das erste Ventil, wird der Wasserstoff über die in den C-Säulen verlaufenden Sicherheitsleitungen zum Fahrzeugdach geleitet, wo er abgeblasen wird. Über das zweite Ventil wird das Gas zum Fahrzeugunterboden geleitet, wo es ebenfalls entweichen kann. Der LH2-Tank ist zudem hinter der Rückbank und oberhalb der Hinterachse angeordnet und damit in einer in Bezug auf die Crashsicherheit optimalen Position.

Alle relevanten Wasserstoff führenden Leitungen und Komponenten wurden doppelwandig ausgeführt. Im Fall, dass die innere Hülle einer Wasserstoff-Leitung defekt ist, sorgt die zweite Hülle dafür, dass austretender Wasserstoff sicher nach außen abgeleitet und mittels Wasserstoff-Sensoren schneller registriert wird. Im Falle eines diagnostizierten Austritts von Wasserstoff werden tanknahe Absperrventile geschlossen um die Leckage auf ein unkritisches Maß zu begrenzen.

Aktive Selbstüberwachung im BMW Hydrogen 7.

Der BMW Hydrogen 7 wurde bewusst als eigensicheres Fahrzeug konzipiert. Dies bedeutet, dass sich das Wasserstoff-Automobil permanent selbst überwacht, dass alle Komponenten maximale Sicherheitsanforderungen erfüllen und dass sie im Falle einer Fehlfunktion eigenständig in einen sicheren Zustand übergehen. Grundsätzlich befindet sich das Fahrzeug auch stromlos in sicherem Zustand. Ein umfassendes, sensorgesteuertes System signalisiert etwaige Funktionsstörungen aller Wasserstoff führenden Komponenten. Dazu sind Wasserstoff-Sensoren an fünf relevanten Positionen am Fahrzeug angebracht: im Motorraum, in der Nebensystemkapsel, in der LH2-Tankklappe, im Innenraum und im Kofferraum. Unabhängig vom Motorbetrieb, dem Fahrzeugbordnetz und der Instrumentenkombi leuchten bei einer Wasserstoffdetektion rote LED-Anzeigen in den Türverriegelungsknöpfen auf. Während der Fahrt erscheinen zusätzlich Warnmeldungen im Instrumentenkombi, akustisch wird auf die Meldung durch einen Gong hingewiesen. Darüber hinaus wird permanent der Zustand des Systems über Druck- und Temperatursensoren überwacht, so dass vor dem Eintritt eines Defekts Gegenmaßnahmen im System eingeleitet werden. Im Fall von Wasserstoffaustritt wird die Wasserstoffversorgung abgeschaltet, der BMW Hydrogen 7 wechselt automatisch in den Benzin-Betrieb und die Seitenfenster öffnen selbsttätig.

Der BMW Hydrogen 7 hat neben der Starterbatterie zwei zusätzliche Batterien für die Versorgung des sensorgesteuerten Sicherheitssystems. So wird die Gaswarnanlage unabhängig von der Starterbatterie in Betrieb gehalten. Die Einsatzfähigkeit dieser beiden Batterien beträgt zusammen bis zu 66 Tage, sie deckt also die gesamte Zeit der maximalen H2-Speicherung im Tank ab.


Erprobung und unabhängige Zertifizierung.

Motor- und Tanksystem sowie Fahrzeugelektronik des BMW Hydrogen 7 wurden als integrale Bestandteile des Fahrzeugs entwickelt und haben den gesamten Produktentstehungsprozess durchlaufen. In den für neue BMW Modelle obligatorischen Freigabe- und Freizeichnungsprozessen wurde sichergestellt, dass die für BMW typischen Qualitäts- und Sicherheitsanforderungen erfüllt werden. Alle sicherheitsrelevanten Bauteile wurden einem speziellen sicherheitsgerichteten Entwicklungsprozess unterworfen. Das bedeutet, dass jedes dieser Bauteile genauesten Sicherheitsanalysen unterzogen wurde, um festzustellen, ob es den vorher detailliert abgeleiteten Anforderungen eines Serieneinsatzes genügt. Diese theoretischen Analysen wurden anschließend durch spezifische Versuche bestätigt. Für jedes relevante Bauteil wurde von externen Gutachtern die Validität von Anforderungen an das Bauteil, theoretischer Sicherheitsbetrachtung und Versuchsabsicherung bestätigt.

Der BMW Hydrogen 7 wurde wie jedes Serienfahrzeug allen gängigen und zusätzlich spezifischen Crashtests mit Fokus auf die Wasserstoff-Komponenten unterzogen, beispielsweise dem Front-Offset-Crash gemäß EURO NCAP mit einer Aufprallgeschwindigkeit von 64 km/h, dem Heck- Crash mit 100- beziehungsweise 40-prozentiger Überdeckung sowie dem Seiten-Crash im empfindlichsten Bereich, direkt auf die Tankkupplung. Keiner der Crash-Tests führte zu einer kritischen Beschädigung des Tanks, seiner Isolation oder der Wasserstoff führenden Komponenten.

Neben dem ausführlichen Komponenten- und Fahrzeugerprobungsprogramm wurde das Verhalten des Wasserstofftanks im Rahmen auch unter Extrembedingungen wie der Einwirkung von Flammen, dem Beschuss, der massiven mechanischen Beschädigung sowie der Reaktion des Kraftstoffbehälters und der Sicherheitseinrichtungen bei künstlich herbeigeführtem Verlust des Isoliervakuums des Tanks getestet.

Die BMW Group hat dafür gemeinsam mit dem TÜV Süddeutschland ein umfangreiches Programm an Unfallszenarien zusammengestellt. Die redundanten Sicherheitsventile sorgen auch bei maximaler Belastung mit nachweislich extrem hoher Sicherheit dafür, dass der gespeicherte Wasserstoff ohne größere Gefährdung dosiert abgeblasen wird. In einem der verschiedenen Brandtests wurden gefüllte Wasserstoff-Tanks bis zu 70 Minuten lang von mehr als 1000 Grad Celsius heißen Flammen umschlossen. Auch in diesem Fall zeigten die Tanks ein unproblematisches Verhalten: Der verdampfte Wasserstoff entwich kontrolliert und kaum wahrnehmbar über die Sicherheitsventile. Die Ergebnisse haben das Sicherheitskonzept des LH2-Systems uneingeschränkt bestätigt.

Für die sicherheitsrelevanten Entwicklungsprozesse wurde ein Nachweis geführt, der nicht nur alle Entwicklungsergebnisse zusammenfasst, sondern auch die schlüssige Herleitung der Anforderungen und die Vollständigkeit der Versuchsabsicherung bestätigt. Sowohl für die Komponenten als auch für das Gesamtfahrzeug wurden dazu Reviews und Assessments durch interne und externe unabhängige Gutachter durchgeführt, unter anderem vom TÜV sowie von weiteren spezialisierten Ingenieuren und Instituten. Aufgrund der umfangreichen Untersuchungen kamen der TÜV Süddeutschland sowie die beratende Feuerwehr zu dem Fazit, dass „Wasserstoff-Fahrzeuge mindestens so sicher wie konventionelle Benzinfahrzeuge“ sind.

Regelung für das Parken in Garagen.

Weil für die Sicherheit des Flüssig-Wasserstoff-Tanks in Automobilen bislang noch keine ausreichenden statistischen Zuverlässigkeitsdaten aus dem Alltagsbetrieb vorliegen können, ist das Parken in geschlossenen Räumen derzeit nicht erlaubt. Dieses Verbot bleibt aus Sorgfalt der BMW Group den Nutzern gegenüber solange bestehen, bis eine ausreichende Zahl von statistisch validen Daten hierzu existieren. Diese werden im langfristigen Betrieb und zusätzlichen Absicherungsprogrammen gewonnen.

Das Fahren und kurzzeitige Halten in geschlossenen Räumen, wie zum Beispiel Parkhäusern, die Durchfahrt beliebiger Tunnel und die Nutzung von Waschanlagen sind hingegen erlaubt, ebenso wie das Parken in einem offenen Carport.
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Geändert von Hermann (15.11.2006 um 17:27 Uhr)
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Alt 15.11.2006, 12:54     #13
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Die Produktion: Integration in die Serienfertigung im BMW Werk Dingolfing, BMW Hydrogen 7 als Innovationsträger.
  • Fertigung unter Serienbedingungen.
  • Montage parallel zur BMW 7er, BMW 6er und BMW 5er Reihe.
  • Innovation im Karosserie-Leichtbau für andere Modelle nutzbar.
Die Produktion des BMW Hydrogen 7 verdeutlicht die enormen Fortschritte der BMW Group bei der Entwicklung des Wasserstoffantriebs. Im Gegensatz zu früheren Prototypen und Demonstrationsfahrzeugen ist der BMW Hydrogen 7 nicht das Ergebnis eines Forschungsprojekts, sondern er hat – wie alle anderen BMW Modelle – den üblichen Prozess der Serienentwicklung absolviert. Daher kann auch die Produktion unter Serienbedingungen erfolgen. Gefertigt wird das Fahrzeug im BMW Werk Dingolfing parallel zu den Modellen der BMW 7er, BMW 6er und BMW 5er Reihe. Das Triebwerk entsteht wie alle BMW Zwölfzylinder im Münchner Motorenwerk des Unternehmens.

Wichtigstes Ziel in der Serienentwicklung war es, die effiziente Nutzung des Fahrzeugs im Alltagsbetrieb zu ermöglichen und die Zulassung in Deutschland und den anderen ECE-Märkten sicherzustellen. Wie die Fahrzeuge der übrigen Modellreihen hat auch der BMW Hydrogen 7 den so genannten Produktentstehungsprozess (PEP) durchlaufen. In diesem Prozess wird jedes Bauteil einzeln analysiert und ebenso wie das Gesamtfahrzeug im Hinblick auf die Eignung für einen Serieneinsatz überprüft. Eine wichtige Rolle spielen dabei auch die hohen Sicherheitsanforderungen. Die verschiedenen PEP-Entwicklungsschritte der Erprobung, Freigabe und Freizeichnung gewährleisten, dass alle Fahrzeuge die hohen Standards der BMW Group erfüllen.

Beim BMW Hydrogen 7 ging es außerdem darum, die Wasserstofftechnologie innerhalb des Unternehmens und bei den jeweiligen Zulieferern weiter voranzutreiben. Der Aufbau von detailliertem Know-how bei der Integration der Wasserstofftechnologie in den Alltagsbetrieb bildet die Grundlage für zukünftige Fahrzeugentwicklungen.

Zukunftsweisende Karosseriefertigung.

Zu den besonderen Herausforderungen bei der Produktion zählt neben dem innovativen Antriebskonzept auch die Karosserie. Für den BMW Hydrogen 7 wird bei der Rohkarosse erstmals eine Mischbauweise mit kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) realisiert. Auf diese Weise werden Karosserieteile versteift, die wegen des höheren Gesamtgewichts des Fahrzeugs besonderen Belastungen ausgesetzt sind. Das Resultat der CFK-Mischbauweise ist eine enorme Karosseriesteifigkeit bei gleichzeitiger Gewichtsoptimierung. Die Erkenntnisse aus dieser Technologie können künftig auch bei anderen Fahrzeugen von BMW angewendet werden.

Die Montage des BMW Hydrogen 7 erfolgt in Dingolfing. Dort werden auch der erste Betrieb im Benzinmodus sowie die Dichtheitsprüfung des Wasserstoffsystems durchgeführt. Die abschließende Inbetriebnahme des Wasserstoffantriebs findet am BMW Standort in Eching bei München statt.
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Geändert von Hermann (15.11.2006 um 15:46 Uhr)
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Alt 15.11.2006, 12:55     #14
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Die Kooperation: Die weltweit erste Wasserstoff-Luxuslimousine für die Nutzung im Alltag, intensiver Dialog zwischen den Nutzern und BMW.
  • Erfahrungen im Alltagsbetrieb liefern wertvolle Erkenntnisse.
  • Freude am Fahren und Teilhabe an einer Pionierleistung.
  • Kompetenter Service durch geschulte Servicetechniker.
Die Fahrer des neuen BMW Hydrogen 7 haben Teil an einer Pionierleistung und erleben hautnah den Eintritt in ein neues Zeitalter der Mobilität. Außerdem beeinflusst jeder Nutzer durch seine individuellen Erfahrungen die weitere Entwicklung des Wasserstoffantriebs. Dazu stehen alle Nutzer des BMW Hydrogen 7 in engem Kontakt zu den Ingenieuren der BMW Group, die an der Entwicklung des Fahrzeugs und der Technologie beteiligt sind. Dabei erhalten die Spezialisten der BMW Group permanente Rückmeldungen über die Alltagserfahrungen mit der weltweit ersten in Serie gefertigten Wasserstoff-Luxuslimousine.

Bei der Übergabe des BMW Hydrogen 7 erhält jeder Fahrzeugnutzer eine detaillierte Einweisung, bei der die Besonderheiten des Wasserstoffantriebs und die praktische Funktionsweise des Fahrzeugs erläutert werden. Damit wird der Fahrer in die Lage versetzt, mit dem BMW Hydrogen 7 im Alltagsverkehr das von einem BMW der 7er Reihe gewohnte Maß an Fahrdynamik, Komfort und Zuverlässigkeit zu erleben. Zusätzliche Kenntnisse erfordern dabei lediglich die von einem herkömmlichen Benzin- oder Dieselfahrzeug abweichenden Betriebsvorschriften für die Wasserstoff-Limousine. Ähnlich wie bei anderen Innovationen auch legt BMW großen Wert auf das Urteil der Nutzer über alle mit dem Wasserstoff-Betrieb verbundenen Funktionen einschließlich ihrer Benutzerfreundlichkeit. Die in der Praxis gesammelten Einschätzungen und Erfahrungen nehmen Einfluss auf die Entwicklung zukünftiger Wasserstoff-Fahrzeuge.

Ferndiagnosesystem überträgt Fahrzeugdaten direkt an BMW.

Zugleich ist jeder BMW Hydrogen 7 mit einem innovativen Ferndiagnosesystem ausgestattet. Dieses System stellt eine besonders umfangreiche Erfassung von Betriebsdaten sicher, die für eine Fahrzeugdiagnose von Bedeutung sind. Beim BMW Hydrogen 7 erfolgt dieser Diagnoseprozess permanent und selbsttätig, um möglichst schnell und darüber hinaus aus allen denkbaren Betriebszuständen aussagekräftige Daten sammeln zu können. Das System erfasst eine Vielzahl von Fahrzeugdaten und sendet sie regelmäßig im Abstand von vier Stunden selbsttätig an eine BMW Hotline. Zu diesen Daten zählen beispielsweise Tankinnendruck und Füllstand, Bordnetzspannung sowie verschiedene weitere Zustandsmeldungen.

Kompetenter Service durch spezialisierte BMW Werkstätten.

Für den BMW Hydrogen 7 haben die Entwicklungsingenieure ein besonderes Serviceprogramm konzipiert. So wird im Abstand von jeweils drei Monaten eine Regel-Wartung durchgeführt, bei der unter anderem das Wasserstoff-System auf Dichtheit und die Sicherheitseinrichtungen auf ihre Funktionsfähigkeit überprüft werden. Dadurch ist im Alltagsbetrieb des BMW Hydrogen 7 ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit und Sicherheit gewährleistet. Sämtliche Wartungsarbeiten und Reparaturen werden ausschließlich in speziell ausgerüsteten Werkstätten durchgeführt. Deren Service- Mitarbeiter haben eine umfassende Schulung absolviert, um alle Arbeiten am Wasserstoffsystem sicher und kompetent durchführen zu können. Außerdem verfügen nur diese Werkstätten über das Spezialwerkzeug, das für Arbeiten am Wasserstoff-System des BMW Hydrogen 7 erforderlich ist.
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Alt 15.11.2006, 12:57     #15
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Der Impuls: BMW Hydrogen 7 als Anreiz zum Ausbau der Wasserstoff-Versorgungsinfrastruktur.
  • Studie: Wasserstoff ist zukunftsfähigster Alternativ-Kraftstoff.
  • Praxisgerechte Mobilität erhöht Akzeptanz für H2-Antrieb.
  • Weitere Wasserstoff-Tankstellen geplant.
Mit der Einführung des BMW Hydrogen 7 setzt die BMW Group einen starken Impuls für den Ausbau der Wasserstoff-Versorgung. Das flächendeckende Netz von Wasserstoff-Tankstellen ist derzeit zwar noch eine Vision, das technische und logistische Know-how dazu ist jedoch vorhanden. Und für den Autofahrer stellt sich die Kraftstoffversorgung in der Praxis denkbar einfach dar, denn das Betanken von Wasserstoff-Fahrzeugen ist ebenso unkompliziert wie bei herkömmlichen Benzin- oder Dieselfahrzeugen. Die entscheidenden Argumente für den Einsatz von Wasserstoff sind jedoch die Reduktion der CO2-Emissionen und die angestrebte Unabhängigkeit von den nicht auf Dauer zur Verfügung stehenden fossilen Kraftstoffen.

Eine wissenschaftliche Untersuchung der Initiative Verkehrswirtschaftliche Energiestrategie (VES) über mehr als 10 Alternativkraftstoffe mit über 70 Herstellungsverfahren hat ergeben, dass regenerativ erzeugter Wasserstoff langfristig gesehen die eindeutig zukunftsfähigste Lösung im Bemühen um eine nachhaltige Mobilität darstellt. Der größte politisch-strategische Vorteil von Wasserstoff liegt der VES-Untersuchung zufolge darin, dass er sehr flexibel und mit großem Potenzial aus regenerativen Quellen erzeugt werden kann. Dadurch können CO2-Emissionen und Versorgungsrisiken langfristig vermindert werden. Außerdem bietet die Wasserstofftechnologie ein hohes Innovationspotenzial für mobile Anwendungen und damit auch neue Wachstumsfelder für den Wirtschaftsstandort Deutschland. Die Bundesregierung fördert die umweltfreundliche Technologie mit einem neuen „Nationalen Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Innovationsprogramm“. Für die nächsten zehn Jahre sollen zusätzliche Fördermittel in Höhe von 500 Millionen Euro in Aussicht gestellt werden. Der Schwerpunkt liegt dabei auf den so genannten Pilot- und Demonstrationsprojekten.

BMW Group setzt auf Versorgung mit Flüssigwasserstoff.

Die BMW Group setzt bei der flächendeckenden Einführung des Alternativ-Kraftstoffs auf flüssigen Wasserstoff. Der wesentliche Grund dafür ist die im Vergleich zu gasförmigem Wasserstoff wesentlich höhere Energiedichte. In Zusammenarbeit mit dem Projektpartner Magna Steyr startete BMW die Entwicklung eines Tanksystems, bei dem die Fahrzeuge mit flüssigem Wasserstoff ähnlich sauber und ungefährlich betankt werden können wie Benzin- oder Dieselfahrzeuge.

Die weltweit erste öffentliche Wasserstofftankstelle wurde im Jahre 2000 am Münchner Flughafen eröffnet, von der Firma Linde betrieben und von BMW gemeinsam mit anderen Herstellern genutzt. Dieses Projekt hat dazu beigetragen, wertvolle Praxiserfahrungen über den Wasserstoff-Antrieb zu sammeln.

In der Folge wurden weitere Wasserstoff-Tankstellen in Betrieb genommen. So eröffnete 2004 in Berlin eine Aral-Station, in der Busse und Pkw mit flüssigem und gasförmigem Wasserstoff versorgt werden können. Im März 2006 nahm das Mineralölunternehmen Total eine weitere integrierte Station in Berlin in Betrieb, die neben konventionellen Kraftstoffen auch Wasserstoff anbietet. Diese Station löste eine Versuchstankstelle ab, die Total bereits im Jahr 2002 in Berlin eröffnet hatte.

International bestehen weitere Tankstellen mit Flüssigwasserstoff in Washington, Tokio und Mailand.

BMW und Total treiben Entwicklung beim Wasserstoff voran.

Um die Förderung von Wasserstoff als alternativer Antriebsenergie voranzutreiben, wollen BMW und Total künftig eng zusammenarbeiten. Beide Unternehmen unterzeichneten jüngst eine Vereinbarung, wonach Total bis Ende 2007 drei Wasserstoff-Tankstellen in Europa eröffnen wird. Dadurch soll der Einsatz von BMW Wasserstoff-Fahrzeugen unterstützt werden. Nach der Eröffnung der Total-Station in Berlin nimmt in diesem Jahr unweit des BMW Forschungs- und Innovationszentrums in München eine weitere öffentliche Tankstelle mit Wasserstoff-Zapfsäulen ihren Betrieb auf. Damit endet zugleich der Betrieb der Station am Münchner Flughafen. Außerdem ist die Errichtung einer dritten integrierten Wasserstoff-Tankstelle an einem europäischen Standort vereinbart worden.


Tankvorgang beim Wasserstoff weltweit einheitlich.

Ein Vorteil der Wasserstoff-Technik ist der einfache Tankvorgang am Fahrzeug. Das Füllen eines Wasserstofftanks erfolgt weitgehend systemgesteuert und in der Handhabung analog zur Benzinbetankung.

Für die Ausrüstung aller weltweit vorhandenen Flüssigwasserstoff-Tankstellen wurde eine einheitliche Betankungskupplung entwickelt. Sie entstand in enger Kooperation zwischen Automobilherstellern, Versorgungswirtschaft und der Firma Linde. Als Vertreter der europäischen Automobilwirtschaft war die BMW Group an dieser Gemeinschaftsentwicklung beteiligt, die den weltweit übertragbaren Standard für Flüssigwasserstoff-Betankungssysteme definiert.


Infrastrukturaufbau unterstützt durch Technologie von Linde.

Die Zusammenarbeit zwischen der BMW Group und Linde hat bereits eine Reihe von Wasserstoff-Projekten geprägt. Das Unternehmen Linde gehört zu den weltweit größten Herstellern von Wasserstoff-Produktionsanlagen und hat eine Vielzahl von Wasserstoff-Verflüssigungsanlagen gebaut. Es engagiert sich auf allen Ebenen der H2-Erzeugung und -Versorgung. Linde ist einer der größten Flüssigwasserstoff-Versorger, rüstet nahezu alle derzeit existierenden Flüssigwasserstoff-Tankstellen aus und beliefert unter anderem auch die Stationen in Berlin und München mit flüssigem und gasförmigem Wasserstoff.
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Die Clean Energy Partnership: Bestandteil der nationalen Nachhaltigkeitsstrategie, Nachweis der Alltagstauglichkeit der Wasserstoff-Nutzung als Ziel.
  • CEP – eines der größten Demonstrationsprojekte der Welt.
  • Bestandteil der nationalen Nachhaltigkeitsstrategie.
  • Wasserstoff-Flotte in Berlin im Alltagseinsatz.
Der Einsatz von Wasserstoff als alternative Antriebsenergie wird in Deutschland in einer gemeinsamen Initiative praxisnah erprobt. Dazu engagiert sich die BMW Group zusammen mit Aral, den Berliner Verkehrsbetrieben (BVG), DaimlerChrysler, Ford, General Motors/ Opel, Volkswagen, Hydro, Linde, Total und Vattenfall Europe in der Clean Energy Partnership Berlin (CEP). Die 2002 gegründete CEP betreibt eines der wichtigsten Demonstrationsprojekte Europas – und eines der größten weltweit. Ziel dieser Initiative ist es, den Energieträger Wasserstoff technologisch weiter zu erschließen und die Möglichkeiten des Alltagseinsatzes sowie die Systemfähigkeit zu erproben. Die Projektlaufzeit von CEP ist zunächst bis Ende 2007 angelegt, das Budget beträgt 33 Millionen Euro. CEP ist zugleich Bestandteil der nationalen Nachhaltigkeitsstrategie und wird von der deutschen Bundesregierung gefördert.

Ein wichtiger Aspekt bei der praktischen Erprobung von Wasserstoff als alternativem Kraftstoff ist der Nachweis positiver Umweltaspekte. Wasserstoff soll daher so weit wie möglich mit Hilfe regenerativer Energien hergestellt werden. Möglich wird dies insbesondere durch die Stromerzeugung aus Biomasse, Sonnenenergie sowie Wasser- und Windkraft. Denn dabei entstehen von der Erzeugung bis zur Nutzung von Wasserstoff praktisch keine unerwünschten Emissionen.


Wasserstoff-Pkw und -Busse im Alltagseinsatz.

BMW hat im Rahmen der Initiative mehrere Fahrzeuge mit Wasserstoff-Verbrennungsmotor im Einsatz. Die gesamte CEP-Flotte besteht aus 16 Pkw verschiedener Hersteller, die mit unterschiedlichen Technologien ausgerüstet sind und in Berlin zum Einsatz kommen. Allen gemein ist, dass sie praktisch emissionsfrei fahren, das heißt, als Endprodukt der Verbrennung des Wasserstoffs im Motor entweicht aus dem Auspuff reiner Wasserdampf.

In Europa befinden sich die BMW Fahrzeuge nicht mehr im Teststadium, sondern werden im Alltagsbetrieb gefahren. Dies belegt ihre hohe Alltagstauglichkeit. In Sachen Leistung und Zuverlässigkeit stehen die Wasserstoff-Fahrzeuge der BMW Group konventionell betriebenen Automobilen grundsätzlich in nichts nach, auch der Tankvorgang bleibt in der Handhabung für den Fahrer nahezu gleich. Hinsichtlich der Sicherheit brauchen keine Einschränkungen hingenommen werden, laut einer Untersuchung des TÜV Süddeutschland sind „Wasserstoff-Fahrzeuge mindestens so sicher wie konventionelle Benzinfahrzeuge“.

Auch im öffentlichen Nahverkehr wird die alternative Antriebsenergie eingesetzt. So haben die Berliner Verkehrsbetriebe (BVG) im Rahmen des von der EU geförderten Projekts „HyFLEET:CUTE“ im Juni 2006 zwei Busse mit Wasserstoff-Verbrennungsmotoren in Betrieb genommen. In den nächsten zwei Jahren sollen 12 weitere Busse hinzukommen. Die weltweit größte Flotte umweltfreundlicher Wasserstoff-Busse muss sich im harten Alltagstest bewähren, denn sie wird im Berliner Linienverkehr eingesetzt.


Wasserstoff-Tankstellen im Praxistest.

Ein weiterer Schwerpunkt der CEP ist die praktische Erprobung der Versorgung. Dazu wurden in Berlin zwei öffentliche Wasserstoff-Tankstellen gebaut. Dort kann – europaweit einzigartig – sowohl flüssiger als auch gasförmiger Wasserstoff getankt werden. Im November 2004 öffnete am Messedamm in Berlin-Charlottenburg die CEP Aral Tankstelle. Sie ist auf die Betankung und den Service von Pkw mit Wasserstoffantrieb spezialisiert. Erstmals hat Aral dort die Anlieferung, Lagerung und Betankung von flüssigem Wasserstoff mit der Vor-Ort-Produktion und Betankung von gasförmigem Wasserstoff in einer konventionellen Tankstelle zusammengefasst. Zugleich betreibt die CEP an dieser Station ein Informationszentrum, in dem die Besucher Wissenswertes über das Projekt sowie die Einsatzmöglichkeiten und Perspektiven von Wasserstoff-Antrieben erfahren.

Im März 2006 eröffnete der Mineralölkonzern Total die CEP Station an der Heerstraße in Berlin-Spandau. Schwerpunkt dieser neuen Tankstelle ist die Versorgung von Bussen der BVG. Bis zu 20 Busse können dort täglich mit Wasserstoff betankt werden, aber auch Pkw lassen sich an der Station mit flüssigem und gasförmigem Wasserstoff versorgen. Die Tankstelle verfügt außerdem über einen so genannten Dampfreformer zur lokalen Produktion von Wasserstoff aus Flüssiggas sowie zwei stationäre Brennstoffzellen für die Strom- und Wärmeversorgung der Tankstelle. Beliefert wird die Station mit flüssigem Wasserstoff. Er lagert bei einer Temperatur von minus 253 Grad Celsius in einem überirdischen Tank mit einem Fassungsvermögen von 17 600 Litern.


Erfolgreicher Projektverlauf.

Mit den innovativen Tankstellen und der Fahrzeugflotte demonstriert die CEP den Einsatz zukunftsweisender Technologien und zeigt die technischen und wirtschaftlichen Voraussetzungen zum Einsatz von Wasserstoff im Straßenverkehr auf. Gleichzeitig geht es darum, die Systemfähigkeit verschiedener ausgereifter Technologien unter Beweis zu stellen. Dazu zählt die dezentrale Erzeugung von gasförmigem Wasserstoff durch Elektrolyse, beziehungsweise durch die Umwandlung von flüssigem Wasserstoff an den Tankstellen. Weitere Bestandteile des Projekts sind die zentrale Gewinnung von flüssigem Wasserstoff in einer externen Produktionsanlage sowie seine Anlieferung und Vor-Ort-Speicherung.

Zugleich wird die Wirtschaftlichkeit der Wasserstofferzeugung aus umweltfreundlichen Energien im realen Betrieb erprobt. Dazu liefert der Stromversorger Vattenfall Europe regenerativ erzeugte Energie für das CEP-Projekt. Durch den grün zertifizierten Strom wird sichergestellt, dass die gesamte Energiekette zur Versorgung der Fahrzeuge mit Wasserstoff tatsächlich emissionsfrei ist.

Das Demonstrationsprojekt der CEP läuft seit dem Start im Jahr 2002 reibungslos im anspruchsvollen Alltagsbetrieb. Die beteiligten Unternehmen konnten bereits zahlreiche neue Erkenntnisse zum Einsatz von Wasserstoff gewinnen und in verschiedenen Bereichen deutliche Fortschritte erzielen. Die Erfahrungen von Nutzern, Technikern und Betreibern im CEP-Projekt werden 2007 ausgewertet.
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Der Energieträger: Wasserstoff als unbegrenzt verfügbare Alternative zu fossilen Kraftstoffen, nachhaltige Erzeugung als Perspektive.
  • Ökologisch vorteilhafte Produktion durch regenerative Energien.
  • Wasserstoff-Erzeugung mit Wind- und Solarstrom: Hohes Potenzial in Europa.
  • Neue Speichertechnologien in der Erprobung.
Wasserstoff bietet als Energieträger ein enormes Zukunftspotenzial, denn er steht praktisch unbegrenzt zur Verfügung. Wasserstoff (chemisches Symbol: H) ist das älteste, häufigste und leichteste Element im Universum. Er ist als Bestandteil von Wasser und allen organischen Verbindungen Teil des biologischen Kreislaufs und somit umweltverträglich. Wasserstoff lässt sich tiefkalt als Flüssigkeit oder in Gasform speichern und relativ einfach transportieren. Als Gas ist Wasserstoff ungiftig, farb- und geruchlos. In flüssiger Form enthält Wasserstoff, gemessen am Gewicht, eine um das Dreifache höhere Energiemenge als Benzin. Während der Einsatz fossiler Kraftstoffe zwangsläufig Kohlendioxid-Emissionen zur Folge hat, verhält sich Wasserstoff als alternative Antriebsenergie äußerst umweltverträglich, denn bei der Verbrennung entsteht praktisch nur Wasserdampf. Regenerativ erzeugt ist Wasserstoff im Vergleich zu anderen alternativen Kraftstoffen der einzig nachhaltig nutzbare Energieträger.

Die ökologischen Vorzüge sowie die angestrebte Unabhängigkeit von den nicht dauerhaft zur Verfügung stehenden fossilen Brennstoffen sind die wichtigsten Gründe dafür, dass BMW als einer der ersten Automobilhersteller der Welt bereits in den 80er-Jahren die mittel- und langfristige Entwicklung seiner Fahrzeuge auf den Betrieb mit Wasserstoff ausgerichtet hat. Die Zielsetzung besteht darin, Emissionen zu vermeiden und regenerativ erzeugte Energie in großem Umfang nutzbar zu machen.

Weltweit bereits 600 Milliarden Kubikmeter Wasserstoff pro Jahr.

Derzeit werden weltweit mehr als 600 Milliarden Kubikmeter Wasserstoff pro Jahr produziert, in Deutschland sind es rund 30 Milliarden Kubikmeter. Am häufigsten kommt Wasserstoff in Wasser sowie in Kohlenwasserstoffen wie Kohle, Erdöl und Erdgas vor. Ungebunden ist Wasserstoff dagegen in der Natur praktisch nicht vorhanden. Um ihn energetisch nutzbar zu machen, muss er daher umgewandelt werden. Reiner Wasserstoff lässt sich beispielsweise aus Wasser, Biomasse, Erdöl oder Erdgas gewinnen. Besonders interessant dabei ist die nachhaltige Erzeugung innerhalb des regenerativen Kreislaufs der Natur. Denn Wasserstoff, der aus Biomasse oder mit Hilfe von Sonnen-, Wind- oder Wasserkraft gewonnen wird, steht praktisch unbegrenzt zur Verfügung, da er sich im Gegensatz zu Kohle oder Erdöl in unendlicher Menge aus Wasser produzieren lässt.

Wasserstoffgewinnung aus Wasser.

Zu den interessantesten und langfristig aussichtsreichsten Möglichkeiten der Wasserstofferzeugung zählt die Elektrolyse. Denn mit Hilfe von Strom ermöglicht sie die praktisch unbegrenzte Herstellung von Wasserstoff aus Wasser. Dabei löst elektrische Energie die chemische Bindung des Wassers und zerlegt es in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff. Bei diesem Verfahren entsteht an der Anode (positive Elektrode) Sauerstoff und an der negativen Kathode Wasserstoff. Dieses Prinzip wird in einem so genannten Elektrolyseur durch eine hintereinander angelegte Schaltung umgesetzt. Rund zwei Prozent des weltweit verbrauchten Wasserstoffs werden derzeit auf diese Weise produziert. Aus ökologischer Sicht macht das Verfahren vor allem dann Sinn, wenn der Strom für die Elektrolyse aus regenerativen Energieträgern gewonnen wird.

Wasserstoff durch Solarenergie.

Eine faszinierende Variante ist die Wasserstoffherstellung durch Solarstrom. Denn die Sonne hält das größte Potenzial erneuerbarer Energie bereit: Innerhalb einer Stunde schickt sie so viel Energie zur Erde, wie in einem Jahr weltweit verbraucht wird. Die Sonnenenergie eines Jahres summiert sich auf rund 1,1 Milliarden Terawattstunden, was ungefähr dem Zehntausendfachen des gegenwärtigen globalen Jahresverbrauchs entspricht. Sonnenenergie lässt sich beispielsweise durch Solarzellen umwandeln, die unmittelbar Strom produzieren. Zur Erprobung dieser Technik hat sich BMW frühzeitig an dem Solar-Wasserstoff-Projekt im bayerischen Neunburg vorm Wald beteiligt, wo in Zusammenarbeit mit anderen Unternehmen die photovoltaische Erzeugung von Wasserstoff und seine Verwendung für verschiedene Zwecke erprobt wurden.

Nach aktuellem Stand der Technik wirtschaftlich noch interessanter ist die Stromerzeugung durch so genannte thermische Solarkraftwerke mit Parabolrinnenspiegeln. Dabei wird in einer Brennlinie der Spiegel Öl auf bis zu 400 Grad Celsius erhitzt. Dieses Öl verdampft in einem Wärmetauscher Wasser, das in einem nächsten Schritt eine Dampfturbine zur Stromerzeugung antreibt. Solche Anlagen arbeiten bereits in der kalifornischen Mojawe-Wüste und erzeugen dort auf umweltfreundliche Weise Solarstrom, der sich auch für die Wasserstoffgewinnung nutzen lässt. In dem weltweit größten Solarkraftwerk-Komplex werden mit 2,3 Millionen Quadratmetern Spiegelfläche 354 Megawatt Strom produziert. Das entspricht dem Energiebedarf von rund 200 000 Menschen.

Um die Nutzung der Solarkraft auch in Europa voranzutreiben, entsteht in Spanien derzeit eine den kalifornischen Solarkraftwerken ähnliche Anlage. Die Möglichkeiten zur Wasserstoffherstellung aus Solarstrom sind enorm. Experten schätzen, dass das weltweite technische Potenzial der 30-fachen Menge des aktuellen weltweiten Kraftstoffbedarfs entspricht.

Großes Potenzial in Europa.

Besonderes geeignet für thermische Solarkraftwerke sind die Regionen um den 40. Breitengrad. Die weitaus größten Potenziale bieten Afrika mit rund 1,5 Millionen und Australien mit rund 1,1 Millionen Terawattstunden (TWh). Aber auch für Europa ist diese Art der Stromerzeugung eine interessante Alternative. Experten schätzen das Potenzial auf rund 4 500 TWh, was der Leistung von mehr als 12 Millionen der genannten kalifornischen Solarkraft-Komplexe entspricht. Auch durch Photovoltaik, also dem Einsatz von Sonnenkollektoren, sind in Europa rund 600 TWh realisierbar.

Auch die Windkraft könnte zu einer bedeutenden Quelle für die Wasserstofferzeugung werden. Das weltweite Potenzial zur H2-Erzeugung durch Windstrom entspricht immerhin der 15-fachen Menge des derzeitigen Kraftstoffbedarfs. In Europa lassen sich nach Expertenschätzungen durch Offshore-Windkraft-Anlagen auf offener See Strommengen in einer Größenordnung von rund 1800 TWh erzeugen, an Land liegt das Potenzial von Windparks bei rund 350 TWh. Derzeit werden europaweit erst rund 60 TWh elektrische Energie per Windkraft erzeugt, was rund 2,4 Prozent des gesamten Energiebedarfs entspricht.


Wasserstoff aus Biomasse.

Eine weitere Alternative ist die Wasserstoffgewinnung durch nachwachsende Rohstoffe. Dies ist die einzige Möglichkeit, Wasserstoff direkt aus einem regenerativen Primärenergieträger zu erzeugen. Darüber hinaus gilt Biomasse als CO2-neutral, da die Pflanzen bei der Photosynthese in etwa die gleiche Menge Kohlendioxid aus der Luft aufgenommen haben wie bei der späteren Verarbeitung wieder freigesetzt wird. Wasserstoff aus Biomasse wird beispielsweise durch Vergärung oder durch Vergasung gewonnen. Nach Ansicht von Experten kann für die Wasserstofferzeugung auch die Verwendung von Bioabfall eine Rolle spielen. Das weltweite Potenzial zur Wasserstoff-Erzeugung aus Biomasse beträgt rund 14 400 TWh. Dadurch ließen sich bereits heute rund 60 Prozent des weltweiten Kraftstoffbedarfs decken. Die Erzeugung von Wasserstoff aus Biomasse wäre vergleichsweise preisgünstig möglich. Dies zeigt eine Studie, in der die Kosten der Erzeugung bis zur Bereitstellung an der Tankstelle abgeschätzt werden. Demnach erscheint ein Betrag von 0,80 Euro je Wasserstoffeinheit, die den Energiegehalt eines Liters Benzin aufweist, realisierbar.

Vielfältige Speichermöglichkeiten.

Wasserstoff kann im Gegensatz zu elektrischer Energie auch in großen Mengen sowohl gasförmig als auch flüssig gespeichert werden. Das geschieht beispielsweise in Gasometern oder bei bis zu 100 bar in Druckspeichern. Kleinere Mengen lassen sich in Druckgasflaschen aus Stahl oder kohlefaserverstärktem Verbundmaterial mit bis zu 350 bar abfüllen. Neue Tanksysteme für Fahrzeuge, die mit einem Druck von bis zu 700 bar befüllt werden können, befinden sich bereits in ersten Fahrzeugen im Einsatz.

In flüssiger Form kann Wasserstoff bei minus 253 Grad Celsius gespeichert werden. Eine weitere Möglichkeit sind so genannte Hydridspeicher, bei denen Wasserstoff durch Druck in Metallpulver eingelagert und mittels Wärmezufuhr wieder freigegeben wird. Hydridspeicher können rund zwei Prozent ihres Eigengewichts an Wasserstoff aufnehmen, was für den Einsatz in Fahrzeugen jedoch nicht ausreicht. Außerdem wird derzeit die Speicherung in Nanofaserstrukturen oder Alanaten – Verbindungen aus Aluminium und Wasserstoff, die mit Magnesium legiert werden – erforscht. Diese Technologien eröffnen völlige neue Perspektiven für die Speicherung von Wasserstoff.
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Das BMW CleanEnergy Projekt: Wasserstoff-Erfahrung seit den 80er-Jahren, Konzentration auf Verbrennungsmotor, Brennstoffzelle als ergänzende Technik.
  • Erster BMW mit Wasserstoff-Antrieb in den 80er-Jahren vorgestellt.
  • 170 000-Kilometer-Praxiseinsatz mit dem BMW 750hL.
  • Neun Weltrekorde mit BMW Wasserstoff-Fahrzeug H2R.
Die BMW Group verfügt über langjährige Erfahrungen in der Erforschung von Wasserstoff als alternativer Antriebsenergie. Bereits in den 80er-Jahren startete BMW die Entwicklung von Motoren und Fahrzeugen, die mit flüssigem Wasserstoff betrieben werden können. Bei den ersten Prototypen, die sowohl mit Wasserstoff als auch mit Benzin betrieben werden konnten, füllte der hoch isolierte Wasserstofftank noch den gesamten Kofferraum des Fahrzeugs aus.

1984 war der BMW 745i Turbo mit einem 3,5 Liter-Sechszylinder-Reihenmotor fertig gestellt. 1990 präsentierte das Unternehmen dann mit dem BMW 735iL die nächste Generation eines Fahrzeugs mit Wasserstoff-Antrieb und 1995 wurde der BMW 728h mit einem 2,8 Liter-Sechszylinder-Reihenmotor vorgestellt. Allen Fahrzeugen gemein war ihr bivalenter Antrieb, sie konnten also wahlweise mit Wasserstoff oder Benzin fahren. Ihre Motoren arbeiteten schon damals mit einer so genannten Wasserstoff-Saugrohreinblasung und bei allen Fahrzeugen war der Flüssigwasserstoff-Speichertank im Kofferraum untergebracht.

BMW 750hL: Erstes Wasserstoff-Fahrzeug in Kleinserie.

Zu einem neuen Entwicklungssprung kam es im Jahre 2000, als in Berlin mit dem BMW 750hL das erste in Kleinserie gebaute Wasserstoff-Automobil der Welt vorgestellt wird. Sein Zwölfzylinder-Wasserstoffmotor, der auf dem Serientriebwerk des BMW 750i basierte, leistete 150 kW/204 PS aus einem Hubraum von 5,4 Litern.

Das hohe Potenzial des Wasserstoffmotors für den Praxisbetrieb bewies der BMW 750hL erstmals öffentlich während der Weltausstellung Expo 2000 in Hannover, wo 15 Fahrzeuge im täglichen Shuttlebetrieb eingesetzt wurden. Im Februar des folgenden Jahres startete BMW dann seine Aufsehen erregende „CleanEnergy WorldTour 2001“. Sie führte die Flotte von 15 BMW 750hL über fünf Kontinente und 170 000 Kilometer rund um den Globus. Nach dem Start in Dubai ging es über Brüssel, Mailand, Tokio und Los Angeles bis zum Tour-Finale in Berlin. Die Tour gilt bis heute als eindrucksvolles Plädoyer für den saubersten aller Kraftstoffe. Mit der Praxis-Demonstration lieferte BMW zugleich einen weiteren beeindruckenden Nachweis für die hohe Zuverlässigkeit des Wasserstoffantriebs.


APU: Brennstoffzelle zur Stromversorgung.

Eine Besonderheit des BMW 750hL bestand aus der Brennstoffzelle, die zur Stromversorgung diente. Als so genannte Auxiliary Power Unit (APU) wurde sie im Kofferraum des Fahrzeugs platziert und versorgte sowohl die Bordelektronik als auch die Klimaanlage mit Energie. Die kompakte Brennstoffzelle benötigte lediglich den Platz einer konventionellen Batterie, war ihr mit fünf Kilowatt aber sowohl in punkto Leistung als auch bei der Ausdauer deutlich überlegen. Die „elektrochemische Batterie“ übernahm nicht nur die Stromversorgung im Fahrzeug, sondern ermöglichte auch neue Funktionen. So verfügten die zukunftsweisenden Wasserstoff-Modelle der BMW 7er Reihe beispielsweise über eine Standklimatisierung. Damit konnte unabhängig vom Motorbetrieb Kälte erzeugt werden.

Während die „normalen“ elektrischen Verbraucher im Bordnetz des Fahrzeugs über einen Wandler mit einer Spannung von 12 Volt versorgt werden, lief diese Klimaanlage direkt mit 42 Volt. In Zukunft werden immer mehr Bordgeräte mit einer Spannung von 42 Volt oder mehr versorgt werden müssen, da bei Strom mit einer Spannung von nur 12 Volt die erforderlichen Energiemengen zu hoch werden oder die benötigte Leistung nicht übertragen werden kann. Dabei spielt die Brennstoffzelle ihre Vorteile aus, denn durch den modularen Aufbau lässt sie sich optimal an die Erfordernisse künftiger elektrischer Bordnetze anpassen. Die Nutzung der Brennstoffzelle als APU zur Stromerzeugung im Fahrzeug steht auch im Mittelpunkt aktueller Forschungsprojekte, deren Ziel es ist, eine besonders praxistaugliche Lösung für die Verwendung dieser Technlogie in einem Serienfahrzeug zu entwickeln.

Hydrogen Concept Studie: BMW 745h mit Achtzylinder-Triebwerk.

Schon im Jahre 2001 präsentierte BMW auf der Internationalen Automobilausstellung (IAA) in Frankfurt den BMW 745h als Hydrogen Concept Studie. Diese Konzeptstudie sollte zeigen, wie ein auf dem aktuellen BMW der 7er Reihe basierendes serienmäßiges Wasserstoff-Fahrzeug aussehen könnte. Im BMW 745h wurde erstmals ein Wasserstoffmotor präsentiert, der auf der neuen Achtzylinder-Generation basierte. Das Triebwerk mit einem Hubraum von 4,4 Litern leistete im Wasserstoff-Betrieb 135 kW/184 PS.

BMW H2R: Neun Weltrekorde mit Wasserstoff-Fahrzeug.

Dass auch mit Wasserstoff sportliche Höchstleistungen möglich sind, stellte BMW im September 2004 unter Beweis. Auf dem Hochgeschwindigkeitskurs des BMW Testzentrums im französischen Miramas stellt der BMW Prototyp H2R gleich neun Rekorde für wasserstoffbetriebene Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor auf. Damit schrieb BMW einmal mehr Automobilgeschichte. So absolvierte der BMW H2R beispielsweise die Distanz von einem Kilometer mit fliegendem Start in weniger als 12 Sekunden und erreichte dabei eine Geschwindigkeit von über 300 km/h. Die Ergebnisse der sportlichen Rekordjagd lieferten nicht nur den Beleg für das hohe Leistungspotenzial des Wasserstoffantriebs auf, sondern zeigten auch, wie ausgereift die Motorenentwicklung beim Wasserstoffantrieb mittlerweile war. Mit dem BMW H2R wurde die Rolle von BMW als Technologieführer eindrucksvoll unterstrichen.

Das Wasserstoff-Triebwerk des BMW H2R, der innerhalb von nur zehn Monaten entwickelt worden war, basierte auf dem Benzinmotor des BMW 760i und verfügte damit über modernste Motorentechnologie. Der Zwölfzylinder-Motor schöpfte aus sechs Litern Hubraum 210 kW/285 PS, beschleunigte den Prototyp in rund sechs Sekunden auf 100 km/h und ermöglichte eine Spitzengeschwindigkeit von mehr als 300 km/h. Als Basis für das Kraftstoffsystem diente ein bewährtes Konzept aus der Serienentwicklung. Für die Speicherung des Wasserstoffs wurde ein doppelwandiger Tank mit einem Fassungsvermögen von rund elf Kilogramm Flüssigwasserstoff entwickelt. Beim Chassis griffen die Konstrukteure auf Serienkomponenten eines BMW Sportwagens zurück. Die Karosserie des 5,40 Meter langen und zwei Meter breiten BMW H2R wurde auf optimale Aerodynamik abgestimmt, die Außenhaut aus kohlefaserverstärktem Kunststoff gefertigt.


Wasserstoff-Know-how für Schulen.

Ziel der Energiestrategie BMW CleanEnergy ist es, die nachhaltige Mobilität voranzutreiben. BMW CleanEnergy ist der Oberbegriff für den ökologisch idealen, geschlossenen Energiekreislauf auf Wasserbasis. Denn Wasserstoff kann nahezu unbegrenzt umweltverträglich gewonnen und genutzt werden. Darum engagiert sich BMW auch für die gesellschaftliche Akzeptanz dieses Kraftstoffs der Zukunft. So bietet die BMW Group unter dem Titel „H2 – Mobilität der Zukunft“ weltweit umfangreiches Unterrichtsmaterial zu den Themenkomplexen Energie, Wasserstoff und Wasserstofftechnologie an. Die Basismappe wird vom bayerischen Staatsinstitut für Schulpädagogik und Bildungsforschung (ISB) zum Unterrichtseinsatz in den Sekundarstufen I und II an Gymnasien und Realschulen empfohlen. Darüber hinaus steht entsprechendes Material für Grundschulen zur Verfügung.

BMW CleanEnergy im Verkehrszentrum des Deutschen Museums.

Als Gründungsmitglied des Verkehrszentrums informiert BMW im Deutschen Museum in München über die Wasserstoff-Mobilität von morgen. Seit 2003 können sich Besucher auf einer rund 400 Quadratmeter großen Ausstellungsfläche in einer spannenden Präsentation mit zahlreichen interaktiven Exponaten über die Einsatzmöglichkeiten von Wasserstoff informieren. Dabei wird der vollständige Wasserstoff-Kreislauf demonstriert: beginnend mit der Produktion über die Verteilung und Speicherung bis zum Einsatz des Wasserstoffs im weltweit ersten Wasserstoff-Serienfahrzeug, dem BMW Hydrogen 7. Eine ähnliche Ausstellung präsentiert BMW seit dem Jahr 2004 auch in China, als im Pekinger Science & Technology Museum die Energiestrategie BMW CleanEnergy vorgestellt wurde.
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