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Alt 15.09.2005, 21:20     #6
Albert   Albert ist offline
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CE-
3.2 BMW CleanEnergy: Die Vision einer nachhaltigen Mobilität.
Mit der konsequenten Wasserstoffstrategie stellt die BMW Group die Weichen für ihre nachhaltige Mobilitätsstrategie. Das CleanEnergy-Konzept zielt auf eine langfristige Sicherstellung der individuellen Mobilität bei gleichzeitiger Verringerung der Emissionen, insbesondere eine nachhaltige CO2-Reduzierung. Nach Expertenmeinung leistet dies am besten Wasserstoff. Dieser gilt weltweit als der Energieträger der Zukunft für den Einsatz in Fahrzeugen. Mit diesem Ansatz geht die BMW Group weit über Maßnahmen der Effizienzsteigerungen von bestehenden Otto- und Dieselmotoren sowie Hybridfahrzeugen hinaus. Wasserstoff unterscheidet sich von fossilen Energieträgern dadurch, dass seine Erzeugung und seine Nutzung in den regenerativen Kreislauf der Natur eingebettet werden können. Wenn Wasserstoff aus Sonne, Wind- und Wasserkraft sowie Biomasse erzeugt wird, steht er unbegrenzt und praktisch emissionsfrei zur Verfügung.

Wasserstoff-Limousine im Serienentwicklungsprozess.

In jahrzehntelanger Forschung und Entwicklung hat sich die BMW Group eine weltweit führende Kompetenz im praktischen Einsatz von Wasserstoff erarbeitet. BMW setzt auf die Nutzung von Wasserstoff im Verbrennungsmotor, der aufgrund seiner bivalenten Auslegung, seiner Dynamik und seines hohen Reifegrads die meisten Vorteile besitzt. Eine Variante des 7ers durchläuft gerade den Serienentwicklungsprozess. Professor Burkhard Göschel, Vorstand für Entwicklung und Einkauf der BMW AG: „Innerhalb der nächsten drei Jahre werden wir Wasserstoff-Fahrzeuge in Kundenhand geben, die sowohl mit Wasserstoff als auch mit Benzin betrieben werden können. Wir verfolgen dabei das Ziel, die Alltagstauglichkeit des innovativen Antriebs zu prüfen und noch weiter zu verfeinern.“

Bivalenter Antrieb – mit Wasserstoff oder Benzin mobil.

Nur der Verbrennungsmotor bietet nach heutiger Technologie den Vorteil, bivalent – sowohl mit Wasserstoff als auch mit Benzin – zu fahren. Damit können Versorgungslücken, die sich beim Aufbau eines Wasserstoff-Tankstellennetzes anfangs ergeben, überbrückt werden. Autofahrer, die sich für den Wasserstoff-Verbrennungsmotor als Fahrzeugantrieb entscheiden, sind damit in ihrer Bewegungsfreiheit nicht eingeschränkt. Die weltweit erste Limousine mit Wasserstoff-Verbrennungsmotor wird eine Reichweite von rund 200 bis 300 Kilometern im Wasserstoff- und bis zu 500 Kilometern im Benzin-Betrieb bieten und eine Spitzengeschwindigkeit von über 215 Stundenkilometer erreichen.

Brennstoffzellen-APU speist Bordnetz von morgen.

Das Wasserstoff-Konzept der BMW Group sieht langfristig auch den Einsatz einer Brennstoffzelle vor: die so genannte APU (Auxiliary Power Unit). Ziel der Forschungsarbeit ist es, ein System zu schaffen, das bei abgeschaltetem Motor mit einem deutlich höheren Wirkungsgrad Strom für das Bordnetz generiert. So können auch bei ausgeschaltetem Motor Nebenaggregate, wie Klimaanlage oder Heizung betrieben werden.

Der Reifegrad der PEM-Brennstoffzellenforschung lässt eine Nutzung der APU in einer nächsten Generation von Wasserstoff-Fahrzeugen erwarten.

Mit Rekordtempo in die Zukunft: Wasserstoff-Forschungsfahrzeug BMW H2R schneller als 300 km/h.

Im September 2004 demonstrierte die BMW Group überzeugend den fortgeschrittenen Stand der Antriebsentwicklung und stellte auf dem Hochgeschwindigkeitskurs von Miramas (Frankreich) mit dem Forschungsfahrzeug BMW H2R neun internationale Rekorde für wasserstoffbetriebene Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor auf. Als Triebwerk dient dem Prototyp ein Zwölfzylindermotor mit sechs Litern Hubraum und über 210 kW/285 PS. Damit beschleunigt das Rekordfahrzeug in rund sechs Sekunden aus dem Stand auf Tempo 100 und legte beispielsweise den Kilometer mit fliegendem Start mit der Rekordgeschwindigkeit von 300,175 km/h zurück. Weitere Rekorde stellte der BMW H2R unter anderem über die Meile mit stehendem Start (19,9985 Sekunden), zehn Kilometer mit stehendem Start (146,409 Sekunden) und zehn Meilen mit stehendem Start (221,773 Sekunden) auf.

Besserer Wirkungsgrad mit Wasserstoff.

Wasserstoff besitzt hervorragende Eigenschaften, um in Verbrennungsmotoren sehr gute Wirkungsgrade zu erzielen. Neben der hohen Brenngeschwindigkeit, die eine optimale Verbrennungssteuerung erlaubt, kann der Wasserstoff-Verbrennungsmotor durch die weiten Zündgrenzen sowohl fett als auch mager betrieben werden. Dies ermöglicht vor allem im Teillastbereich durch ungedrosselten Betrieb sehr gute Wirkungsgrade, die über denen von aktuellen Benzin- und Dieselmotoren liegen.

Saubere Gemischbildung: weniger Verbrauch bei Teillast, mehr Kraft bei Volllast.

Unter Volllast wird der Zwölfzylindermotor mit einem Gemisch von Lambda = 1 betrieben. Bei diesem Mischungsverhältnis wird die maximale Kraftstoffmenge in der Luft des Zylinders vollständig verbrannt und erzielt die höchste Leistungsausbeute. Im Teillastbereich – auch das ist ein Vorteil von Wasserstoff – läuft das Triebwerk im sparsamen Magerbetrieb mit Luftüberschuss.

Bei der Verbrennung von Wasserstoff entstehen in einem ganz bestimmten Gemischbereich Stickoxide. Dieses Gemischfenster liegt etwas oberhalb von Lambda = 1 und geht bis in den Bereich von Lambda > 2. Die Lösung: Dieses Gemischfenster ist für den Motorbetrieb nicht notwendig. Die schnelle Motorsteuerung des BMW Wasserstoffmotors blendet diesen Bereich aus. Das Ergebnis: Der Zwölfzylinder ist kraftvoll und emittiert dabei praktisch nur Wasserdampf.

BMW 750hL: Demonstratorflotte hat sich bewährt.

Bereits seit 1978 erforscht die BMW Group Motoren und Fahrzeuge für den Betrieb mit verflüssigtem Wasserstoff. Als weltweit erster Automobilhersteller hat BMW am 11. Mai 2000 mit dem BMW 750hL eine Demonstratorflotte mit Wasserstoffantrieb vorgestellt. Die Fahrzeuge haben sich im Versuchsbetrieb bewährt und insgesamt mehr als 170 000 Kilometer zurückgelegt. 2001 und 2002 begleitete ein Teil dieser Flotte die CleanEnergy WorldTour der BMW Group. Ihr Ziel: die Wasserstoff-Technologie ins internationale Bewusstsein zu rücken.

Erste Berliner Wasserstoff-Tankstelle liefert Kraftstoff für Großversuch.

„Die BMW Technologie ist im Serienentwicklungsprozess, jetzt müssen wir gemeinsam mit der Politik und der Energiewirtschaft darangehen, unsere Vision einer nachhaltigen Mobilität Wirklichkeit werden zu lassen“, sagt Professor Göschel. Ein wichtiger Schritt in diese Richtung war im November 2004 die Eröffnung der ersten öffentlich integrierten Wasserstoff-Tankstelle in Berlin. Neben konventionellen Kraftstoffen bietet diese Tankstelle gasförmigen Wasserstoff (Compressed Gaseous Hydrogen – CGH2) und den von BMW favorisierten flüssigen Wasserstoff (Liquid Hydrogen – LH2) an. Die BMW Group beteiligt sich an dem Berliner Projekt mit Erprobungsfahrzeugen, die unter Alltagsbedingungen betankt und betrieben werden.

Die Einrichtung der Wasserstoff-Tankstelle ist einer der Kernpunkte der Clean Energy Partnership (CEP), zu deren Initiatoren die BMW Group gehört. Gemeinsam mit Aral, BVG, DaimlerChrysler, Ford, GHW, Linde, Opel und MAN wurde im Juni 2002 die CEP mit dem Ziel gegründet, ein flächendeckendes Versorgungsnetzwerk für den nachhaltigen Energieträger Wasserstoff aufzubauen. Die CEP ist Bestandteil der nationalen Nachhaltigkeitsstrategie und wird von der deutschen Bundesregierung unterstützt und gefördert. Sie demonstriert zukunftsweisende Technologien und zeigt technische wie wirtschaftliche Voraussetzungen zum Einsatz alternativer Kraftstoffe im Straßenverkehr auf.

Die weltweit erste öffentliche Wasserstoff-Tankstelle in München – seit über fünf Jahren problemlos in Betrieb.

Bei der Konzeption der Tankstelle in Berlin konnte die BMW Group bereits auf einen großen Wissens- und Erfahrungsvorsprung beim Tanken von Wasserstoff zurückgreifen. Seit mehr als fünf Jahren nutzt BMW gemeinsam mit anderen Herstellern die weltweit erste öffentliche Wasserstofftankstelle am Münchner Flughafen. In über 600 Tankvorgängen wurden bisher mehr als 30 000 Liter Flüssigwasserstoff gefördert. Die dort betankten Pkws und Busse legten insgesamt mehr als 500 000 Kilometer zurück – eine überzeugende Bilanz der Alltagstauglichkeit dieser Technologie. Über 12 000 interessierte Fachbesucher aus aller Welt besichtigten bisher die modernen Tankanlagen, die den täglichen Einsatz von Fahrzeugen mit Wasserstofftechnologie auf dem Flughafenareal möglich machen.

Die Zukunft tanken: So kommt Wasserstoff ins Auto.

Die manuelle Betankung von Wasserstoff ähnelt einer konventionellen: Wie bei jeder anderen Tankstelle auch fahren die mit Wasserstoff betriebenen Pkws vor die Tanksäule. Während des Tankaufenthaltes erfolgt die Identifizierung des Kunden mit Hilfe einer Tankkarte. Mit beiden Händen führt der Fahrer die Tankkupplung an den Tankverschluss heran, klinkt sie ein und schließt damit das Fahrzeug gasdicht an die Tankstelle. Zur einfacheren Handhabung der Tankkupplung ist diese mit einem Seilzugsystem ausgestattet und kann damit praktisch gewichtsfrei gehandhabt werden. In den BMW Tank wird dann der – 253 Grad Celsius kalte, flüssige Wasserstoff „eingeregnet“. An den Tröpfchen kondensiert das sich im Tank über der flüssigen Phase befindende Wasserstoffgas und damit wird der Partialdruck des Wasserstoffgases im Tank abgebaut. Die Betankungsdauer liegt bei ca. acht Minuten.

Für größere Reichweiten: Die BMW Group setzt auf flüssigen Wasserstoff.

Somit zeigt die BMW Group, dass eine weitere Voraussetzung für die flächendeckende Einführung von Wasserstoff als alternativem Kraftstoff gegeben ist: Das Tanken wird zukünftig nicht komplizierter sein als heute. Dies gilt für beide Speicherarten, die zur Zeit praktisch erprobt werden – entweder flüssig und tiefkalt oder gasförmig und stark komprimiert. Die BMW Group setzt auf Wasserstoff in flüssiger Form. Der wesentliche Grund: Die Energiedichte des flüssigen Treibstoffs bezogen auf das Volumen des Tanksystems ist etwa 1,5-fach so groß wie bei einem 700 bar Druckgas-Tanksystem. Damit ermöglicht flüssig gespeicherter Wasserstoff auch eine deutlich höhere Reichweite. Zusätzlich betrachtet die BMW Group die technische Weiterentwicklung auf dem Sektor der gasförmigen Speicherung. Entscheidend ist letztendlich die beste Lösung für den Kunden.

Partnerschaften für die Entwicklung.

In Zusammenarbeit mit dem Projektpartner Magna Steyr entwickelt BMW die jüngste Generation des Tanksystems, bei dem die Fahrzeuge mit flüssigem Wasserstoff zügig, verlustarm und gefahrlos betankt werden können. Um möglichst frühzeitig eine weltweit einheitliche, standardisierte und automobilgerechte Flüssigwasserstoff-Kupplung zu entwickeln, haben die BMW Group und General Motors/Opel im April 2003 ein offenes Konsortium mit den Partnern Linde und Walter gegründet. Im August 2005 schloss sich Honda diesem Konsortium an.

Mit der Firma Rotarex entwickelt die BMW Group automobil gerechte Wasserstoff-Ventile, die die hohen Dichtheitsanforderungen des Systems erfüllen.

Druckmanagement im Tank.

Vereinfacht ausgedrückt ähnelt der Tank einer Thermoskanne: Der Wasserstoff befindet sich in einem Edelstahlbehälter, der durch eine so genannte Superisolation von der äußeren Hülle getrennt ist.

Der flüssige Wasserstoff im Tank erwärmt sich prinzipbedingt. Dabei steigt der Druck im Tank langsam an, bis auf einen zur Zeit mit rund fünf bar festgelegten Wert. Bei weiterer Erwärmung und somit erhöhtem Tankdruck wird dieser über ein Druckbegrenzungsventil abgelassen. Im Boil-off-Management- System wird der Wasserstoff mit dem Luftsauerstoff katalytisch zu Wasser umgewandelt. Bei heutigen Wasserstoff-Tanks dauert es rund einen Tag, bis bei stehendem Motor 5 bar erreicht sind. Wird das Fahrzeug zwischendurch gefahren, sinkt der Druck wieder und Wasserstoff-Verluste werden vermieden.

Formtank statt Wasserstoff-Zylinder.

Bisher werden für die Speicherung von flüssigem Wasserstoff nur zylindrische Tanks eingesetzt, weil nur sie die hohen Anforderungen an Isolation und Sicherheit in optimaler Weise erfüllen können. Doch auch in der Tanktechnologie sehen die Entwickler optimistisch in die Zukunft: Wasserstoff-Formtanks, die den gegebenen Bauraum in der Karosserie perfekt ausnutzen und Standverluste reduzieren, stehen bei den Ingenieuren ganz oben als Entwicklungsvorgabe. Ziel ist es, durch eine optimale Integration des Wasserstofftanks in das Fahrzeug dem Kunden das gewohnte Raumangebot zur Verfügung zu stellen.

Sicherheitstests mit Tanks für flüssigen Wasserstoff.

In einem Testprogramm wurden von der BMW Group in Zusammenarbeit mit dem TÜV Süddeutschland verschiedene Unfallszenarien nachgestellt und untersucht, wie sich der Flüssigwasserstoff-Tank dabei verhält. So wurden beispielsweise gefüllte Tanks, deren Sicherheitsventile man absichtlich blockiert hatte, unter hohem Druck zerstört. Die für diesen Extremfall vorgesehenen zusätzlichen Sicherheitsventile im Innentank sorgen dafür, dass der gespeicherte Wasserstoff ohne größere Gefährdung abgeblasen wird.

In weiteren Tests wurden mit flüssigem Wasserstoff gefüllte Fahrzeugtanks auf einem Prüfstand Brandtests unterzogen. Bis zu 70 Minuten lang wurden sie dabei vollständig von fast 1000 Grad Celsius heißen Flammen umschlossen. Auch hierbei zeigten die Tanks ein unproblematisches Verhalten: Der verdampfte Wasserstoff entweicht kontrolliert über die Sicherheitsventile. Da er schnell nach oben weg steigt, verbrennt er schlimmstenfalls in einer lokalen Flamme.

Ganz anders verhält sich Benzin, das sich bei einer Tankschädigung auf dem Boden ausbreiten und bei offener Flamme eine brennende Lache bilden würde.

TÜV: Wasserstoff genauso sicher einzusetzen wie Benzin.

Im letzten Teil der Untersuchungen wurden Automobiltanks mit flüssigem Wasserstoff durch massive Gegenstände deformiert und erheblich beschädigt. In keinem Fall kam es zur Explosion des Tanks. Nach diesen umfangreichen Untersuchungen kommt der TÜV zu dem Schluss, dass Wasserstoff genauso sicher eingesetzt werden kann wie Benzin.

Die Infrastruktur: Wie Wasserstoff gespeichert und verteilt wird.

Wasserstoff kann – im Gegensatz zu elektrischer Energie – in großen Mengen flüssig oder gasförmig gespeichert werden. Damit ist die Möglichkeit gegeben, über regenerative Energiequellen wie Sonnen-, Wasser-, oder Windkraft erzeugte elektrische Energie zur Abspaltung von Wasserstoff zu nutzen und – anders als heute – auch zu speichern. Neben den bereits erwähnten Speicherarten gibt es so genannte Hydridspeicher, bei denen Wasserstoff durch Druck in Metallpulver eingelagert und durch Wärmezufuhr wieder freigegeben wird. Hydridspeicher können etwa zwei Prozent ihres Eigengewichts an Wasserstoff aufnehmen, was allerdings für den Einsatz im Automobil nicht ausreicht. Darüber hinaus wird die Speicherung von Wasserstoff in so genannten Nanofaserstrukturen oder chemischen Wasserstoffverbindungen (Alanaten) erforscht. Sollten diese Technologien zum Tragen kommen, so würden sie neue Perspektiven für die Energiespeicherung des Wasserstoffs eröffnen.

Transport per Lkw und Pipeline ist Alltag.

Für den Ferntransport von gasförmigem Wasserstoff existieren bereits heute Pipelinenetze in Gebieten, in denen die chemische Industrie konzentriert ist. Grundsätzlich sind dafür auch Erdgasleitungen geeignet, vorausgesetzt, sie erfüllen die entsprechenden technischen Ansprüche z. B. an die Dichtheit.

Auch der regionale Transport von Wasserstoff ist bereits Alltag und technisch auf breiter Ebene lösbar. Da flüssiger Wasserstoff eine deutlich höhere Energiedichte als im komprimiert gasförmigen Zustand hat, sind Lkws für kryogenen, tiefkalten Wasserstoff ausgelegt. Als Behälter dienen, ähnlich wie für Stickstoff, Sauerstoff oder Argon, hochvakuumisolierte Tanks in Doppelmantel-Bauweise. Damit ist es möglich, Wasserstoff von der Produktionsstätte bis ins Auto zu bringen: Das Gas wird unmittelbar nach seiner Gewinnung auf – 253 Grad heruntergekühlt. Tanklaster transportieren den jetzt flüssigen Wasserstoff bis zur Tankstelle, wo er ebenfalls kryogen gespeichert wird. An den Zapfsäulen fließt der Wasserstoff dann entweder flüssig in entsprechende Fahrzeugtanks, oder man lässt ihn sich erwärmen und presst ihn dann mit dem gewünschten Druck in Drucktanks. Beides ist an ein- und derselben Tankstelle machbar und wird derzeit an der Berliner Wasserstoff-Tankstelle in der Praxis bereits erprobt.

Der Ursprung: Wie Wasserstoff hergestellt wird.

Wasserstoff ist – wie Elektrizität – kein Primärenergieträger, der in direkt nutzbarer Form vorkommt. Wasserstoff muss hergestellt werden. Dazu gibt es verschiedene Wege. Sie sind für die ökologische Gesamtbilanz von Wasserstoff als Kraftstoff entscheidend. Am gebräuchlichsten sind heute Verfahren, bei denen fossile Primärenergieträger eingesetzt werden:

• Reformierung von Erdgas, Flüssiggas und Naphta.

• Partielle Oxidation von Schweröl.

• Kohlevergasung.

• Pyrolyse von Kohle zu Koks.

• Benzin-Reformierung.

Diese Verfahren sind jedoch langfristig keine nachhaltige Alternative: Zum einen basieren sie auf endlichen Rohstoffen und Energieträgern. Zum anderen werden bei den Prozessen unerwünschte Substanzen wie Kohlendioxid freigesetzt. Forscher untersuchen im Auftrag der Europäischen Union und der Bundesregierung die Möglichkeiten der so genannten Sequestrierung von CO2. Damit bezeichnet man das Abscheiden und Auffangen des Gases, beispielsweise bei der Herstellung von Wasserstoff aus Erdgas, und die langfristige Speicherung des Kohlendioxids in ausgebeuteten Lagerstätten von Erdöl, Erdgas oder Kohle. Die großtechnische Machbarkeit und die Kenntnisse der ökologischen Auswirkungen stehen aber noch aus.

Produktion heute: 600 Milliarden Kubikmeter weltweit.

Derzeit werden jährlich weltweit mehr als 600 Milliarden Kubikmeter Wasserstoff produziert. Er stammt sowohl aus der Erdgasreformierung, bei der Wasserstoff das Zielprodukt ist, als auch aus der Koksherstellung oder der Chloralkali-Elektrolyse, bei der Wasserstoff als Nebenprodukt anfällt. Insgesamt werden in Deutschland jährlich rund 30 Milliarden Kubikmeter Wasserstoff hergestellt.

Die Hälfte des produzierten Wasserstoffs wird für die Ammoniaksynthese benötigt. Ammoniak dient zur Herstellung von Kunstdünger und zur Synthese von Kunststoffen. Ein Viertel geht in die Mineralölverarbeitung und das verbleibende Viertel wird für eine Vielzahl metallurgischer Fertigungsverfahren und für die Methanolsynthese genutzt. Methanol wird in erster Linie von der Textil-, Farben- und Kunststoffindustrie eingesetzt.

Einfach, effektiv und sauber: Elektrolyse.

Der heute aussichtsreichste Weg zur Gewinnung von regenerativem Wasserstoff ist die Elektrolyse:

Mit Hilfe von Strom kann Wasserstoff praktisch unbegrenzt aus Wasser hergestellt werden. Das Prinzip ist einfach: Zwei in ein Wasserbad getauchte Elektroden werden unter Gleichspannung gesetzt. Die positiv geladenen Wasserstoff-Ionen (Kationen) sammeln sich an der negativen Kathode und die Sauerstoff-Ionen (Anionen) an der positiven Anode. Das entstehende Wasserstoffgas wird aufgefangen, bei Bedarf auch der gasförmige Sauerstoff. Auch hier gibt es verschiedene Verfahren:

• die alkalische Elektrolyse,

• die Membranelektrolyse,

• die alkalische Hochdruckelektrolyse,

• die alkalische Hochtemperaturelektrolyse.

Von diesen Verfahren ist die weiterentwickelte alkalische Elektrolyse derzeit die wirtschaftlichste Methode für die industrielle Wasserstoffherstellung in großen Mengen.

Für die dezentrale Herstellung von Energiewasserstoff hoher Reinheit wurde alternativ die Druckelektrolyse entwickelt, wie sie an der Berliner CEP-Tankstelle erprobt wird: Wasser wird unter Druck mittels Gleichstrom in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Die Anlage ist auf einen vollautomatischen, kontinuierlichen Betrieb hin mit einer bestimmten Nennleistung ausgelegt. Wirtschaftlich kann dieses Verfahren aber erst werden, wenn solche Druckelektrolyseure in Serie hergestellt werden können.

Langfristig macht die Elektrolyse ökologisch vor allem dann Sinn, wenn der Strom zur Wasserspaltung aus regenerativen Energien gewonnen wird.

Kostenlos und unbegrenzt: Solarenergie und Windkraft.

Sonne und Wind können langfristig einen bedeutenden Anteil an der Energieversorgung erreichen und unter anderem auch zur Erzeugung von Wasserstoff genutzt werden. Die Sonne schickt innerhalb einer Stunde so viel Energie zur Erde, wie weltweit pro Jahr von der Menschheit verbraucht wird. Jahr für Jahr summiert sich die auf die Erde eingestrahlte Sonnenenergie auf rund 1,1 Milliarden Terawattstunden (TWh) Energie – das entspricht ungefähr dem Zehntausendfachen des gegenwärtigen Jahresverbrauchs der Menschheit.

Allerdings werden zur Umwandlung dieser „kostenlosen“ Energien Solarkraftwerke oder Windturbinen benötigt, die unmittelbar Strom produzieren. Während sich die Windenergie bereits an der Schwelle zur Wirtschaftlichkeit befindet und durch öffentliche Förderung beispielsweise in Deutschland schon einen Anteil von über 5 Prozent an der Stromerzeugung erreicht hat, müssen sowohl für solarthermische Kraftwerke als auch Photovoltaik noch deutliche Kostenreduktionen erreicht werden.

Als langfristige Perspektive könnte allein in Europa die Solarthermie ein Potenzial von rund 1400 Terawattstunden (TWh), Photovoltaik etwa 600 TWh und Windkraft in Offshoreanlagen rund 1800 TWh erreichen. Auf dem Festland hingegen sind zumindest in Deutschland kaum noch neue wirtschaftliche Windkraftpotenziale erschließbar.

Biomasse: Wasserstoff aus nachwachsenden Rohstoffen.

Statt fossiler Kohlenstoffverbindungen können auch nachwachsende Rohstoffe als Ausgangsbasis für die Wasserstoffgewinnung eingesetzt werden. Wird Biomasse als Energielieferant für die Gewinnung von Wasserstoff eingesetzt, sind die Verfahren dazu in zweierlei Hinsicht einzigartig: Erstens stellen sie die einzige Möglichkeit dar, direkt aus einem regenerativen Primärenergieträger Wasserstoff – beispielsweise mittels Vergasung – zu erzeugen. Zweitens gilt Biomasse vielfach als nahezu CO2-neutral, da die Pflanzen durch Photosynthese näherungsweise dieselbe Menge an Kohlendioxid aus der Luft aufgenommen haben wie sie bei der Verarbeitung abgeben. Aus ökologischen Gründen empfehlen zahlreiche Experten für die Erzeugung von Wasserstoff aus Biomasse nur die Verwendung von Abfall und den begrenzten Anbau von Energiepflanzen auf Stilllegungsflächen. Dadurch wäre das Aufkommen an verwertbarer Biomasse entsprechend begrenzt.

Studien rechnen dem Wasserstoff aus Biomasse in Europa ein Potenzial von ca. 30 Prozent für die konventionelle Kraftstoffsubstitution zu. Hierbei wurde unterstellt, dass sämtliche Biomasse einschließlich dem Anbau von Energiepflanzen ausschließlich der Kraftstoffproduktion zur Versorgung des Straßenverkehrs dient. Da Biomasse aber auch im stationären Sektor zur Strom- und Wärmeproduktion eingesetzt wird, kann von einem Substitutionspotenzial von ca. 15 Prozent ausgegangen werden. Biomasse kann also einen Beitrag zur Verminderung der Kohlendioxidemissionen leisten, aber den Bedarf bei weitem nicht decken.

Langfristige Kooperation: Verkehrswirtschaftliche Energiestrategie VES.

Die Einführung von Wasserstoff als Kraftstoff der Zukunft kann kein Unternehmen im Alleingang bewältigen. Die BMW Group hat deshalb als Pionier Kooperationen initiiert: Im Mai 1998 wurde mit Unterstützung der Bundesregierung das Projekt „Verkehrswirtschaftliche Energiestrategie“ (VES) gestartet, in dem heute die Unternehmen ARAL/BP, BMW Group, DaimlerChrysler, MAN, Opel, RWE, Shell, TOTAL und VW mitwirken.

Hauptziel dieser Initiative ist es, gemeinsam eine Strategie zur Einführung alternativer Energie- und Antriebssysteme vorzubereiten. Weitere wesentliche Ziele bestehen darin, die Abhängigkeit des Verkehrs vom Erdöl zu verringern, endliche Ressourcen zu schonen, die Emissionen einschließlich CO2 weiter zu verringern und die Initiative auf Europa auszudehnen. Diesen Absichten liegt die Vision einer krisenresistenten, nachhaltig umwelt- und ressourcenschonenden Energieversorgung zugrunde. In Kombination mit einer neuen Generation von hocheffizienten Fahrzeugen soll so der Weg für eine ökologischere und zugleich wirtschaftliche Mobilität der Zukunft geebnet werden.

VES: Wasserstoff ist die langfristig sinnvollste Alternative.

Die VES hat alle in Frage kommenden Alternativkraftstoffe wissenschaftlich untersucht und umfassend bewertet. Aus mehr als 80 untersuchten Alternativen hat sich dabei eindeutig Wasserstoff als langfristig zukunftsfähigste Lösung herausgestellt. Der politisch-strategische Hauptvorteil von Wasserstoff liegt darin, dass er sehr flexibel und zukünftig mit großem Potenzial regenerativ hergestellt werden kann. Dadurch können CO2-Emissionen und Versorgungsrisiken langfristig sowohl im mobilen als auch im stationären Bereich deutlich vermindert werden. Außerdem bietet die Wasserstofftechnologie ein hohes Innovationspotenzial für mobile Anwendungen und damit auch neue Wachstumsfelder für den Wirtschaftsstandort Deutschland. Die VES ist auf zahlreichen internationalen Veranstaltungen erfolgreich vorgestellt worden. Zur Praxiserprobung gründeten Mitglieder der VES die bereits erwähnte Clean Energy Partnership CEP, die derzeit in Berlin Erfahrungen mit dem Wasserstoffantrieb im Feld sammelt.

EU: 2,8 Milliarden Euro für Wasserstoffentwicklung.

Auf dem Weg zu einer Wasserstoffwirtschaft hat sich in letzter Zeit in Europa viel getan: So initiierte die EU-Kommission Anfang 2004 ein neues Gremium, die European Hydrogen and Fuel Cell Technology Platform (EHP). Die Aufgabe des Forums besteht in der Entwicklung und dem Einsatz von kostengünstigen, konkurrenzfähigen europäischen Energiesystemen auf der Basis von Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien für mobile und stationäre Anwendungen. Rund 2,8 Milliarden Euro wird die EU in den kommenden zehn Jahren zur Verfügung stellen, um eine umweltverträgliche Wasserstoffwirtschaft auf den Weg zu bringen.

Mitarbeiter der BMW Group sind in verschiedene Beratungsgremien berufen worden, zum Beispiel in das Advisory Council und in die Leitung des Deployment Strategy Panel der EHP oder auch das California Hydrogen Highway Implementation Advisory Panel der kalifornischen Regierung. Damit findet auch auf internationaler Ebene ein Know-how-Transfer statt – die BMW Group bringt ihre Erfahrungen aus 25 Jahren Wasserstoff-Forschung in diese Gremien ein.

Forschungsergebnis: Wasserstoff hat hohe Akzeptanz als Kraftstoff.

Für die breite Einführung von Wasserstoff-Fahrzeugen muss Wasserstoff von der Gesellschaft als Kraftstoff angenommen werden. Das Berliner Institut für Mobilitätsforschung hat die Einstellung der Bevölkerung in einer umfangreichen Studie untersucht und kam bereits Ende der 90er Jahre zu dem Schluss, dass Wasserstoff eine hohe Akzeptanz genießt. Allerdings ist das Wissen über Wasserstoff beschränkt, speziell Jugendliche sind wenig über die vielfältigen Möglichkeiten der Wasserstoffnutzung informiert. Hier leistet das von der BMW Group herausgegebene Unterrichtsmaterial einen wichtigen Beitrag.

Im Rahmen einer Befragung stellte sich heraus, dass das auf die Akzeptanz Einfluss nehmende „Image“ dieses Energieträgers neutral ist. Obwohl die Risiken von Wasserstoff beim Betrieb von Fahrzeugen im Vergleich zu Benzin und Diesel subjektiv höher eingeschätzt werden, unterstützten die Befragten die Ansicht, dass Wasserstoff in Zukunft die konventionellen Kraftstoffe ersetzen sollte. Seine Einführung für den Betrieb eines Allround- oder Hightech-Fahrzeugs würde den Prozess beschleunigen. Der gesellschaftliche und persönliche Nutzen wird in erster Linie im Beitrag zum Umweltschutz gesehen.

„H2 – Mobilität der Zukunft“ als internationales Unterrichtsthema.

Die BMW CleanEnergy WorldTour von 2001/2002 war einer von mehreren Bausteinen, mit denen die BMW Group die Sensibilisierung für und die Akzeptanz von Wasserstoff in der Öffentlichkeit vorantreibt. Mit dem Projekt „H2 – Mobilität der Zukunft“ bietet die BMW Group Schulen in ganz Deutschland umfangreiches Unterrichtsmaterial zum Thema CleanEnergy an. Die Materialsammlung zum Unterrichtseinsatz in der Sekundarstufe I und II an Gymnasium und Realschule umfasst neben einer Lehrermappe auch eine interaktive CD-ROM. Die BMW Group greift mit „H2 – Mobilität der Zukunft“ die Wünsche vieler Pädagoginnen und Pädagogen auf, die im Schulalltag immer häufiger mit Fragen zu alternativen Energien konfrontiert werden. Die Materialien können dabei nicht nur als Basis für eine sachlich fundierte Auseinandersetzung im Fachunterricht dienen, sondern eignen sich auch hervorragend für fächerübergreifende Unterrichtsansätze, die handlungsorientiertes Lernen und Eigeninitiative der Schülerinnen und Schüler fördern. Thematische Schwerpunkte sind die Bedeutung von Mobilität und Energie, die Ursache von Klimaproblemen, die regenerative Energieerzeugung, Wasserstoff als Energieträger der Zukunft in der mobilen und stationären Anwendung und die Umstellung auf eine Wasserstoffwirtschaft.

Das Unterrichtspaket wird auch in Englisch und Mandarin angeboten. Für die Grundschule ist zudem eine kindgerechte Version dieses Schulungsmaterials über die BMW Presse- und Öffentlichkeitsarbeit erhältlich.

BMW CleanEnergy im Verkehrszentrum des Deutschen Museums.

Als Gründungsmitglied des Verkehrszentrums des Deutschen Museums in München informiert die BMW Group dort über die Wasserstoff-Mobilität von morgen. Seit 2003 zeigt das Projekt BMW CleanEnergy, wie Wasserstoff die Mobilität der Zukunft ermöglicht. Die Besucher des Verkehrszentrums lernen in unterhaltsamer Form die Erzeugung, Verteilung, Speicherung und den Einsatz von Wasserstoff kennen. Interaktive Exponate zeigen, wie Strom aus erneuerbaren Energien Wasser aufspaltet und so das Wasserstoff- Gas erzeugt. Die Tankstelle der Zukunft demonstriert, wie der tiefgekühlte Kraftstoff in den Autotank kommt. Und natürlich darf auch das Herzstück nicht fehlen: der Prototyp des ersten Wasserstoff-Serienautos der Welt, ein BMW 7er. An einem Touch-Screen kann der Besucher die Technik des Wasserstoff-Fahrzeugs genauer betrachten: Motor, Tank und Leitungen bis hin zur Abgasanlage. Das – über Internet steuerbare – H2-Labor, Filme und Grafiken ergänzen das Bildungsangebot. Auf diese Weise erhält der Betrachter eine Vorstellung davon, welche Vorteile Wasserstoff hat und schärft sein Bewusstsein dafür, welche Voraussetzungen die Gesellschaft noch schaffen muss, damit der Kraftstoff der Zukunft Realität werden kann.

BMW CleanEnergy Ausstellung im China Science & Technology Museum in Peking.

Als Beitrag zur Verbreiterung der Wissensbasis in der Öffentlichkeit hat die BMW Group zusammen mit dem China Science & Technology Museum in Peking eine BMW CleanEnergy Ausstellung realisiert. Das Konzept folgt der Präsentation, die die BMW Group zusammen mit dem Deutschen Museum verwirklicht hat. Sie zeigt den vollständigen Wasserstoff-Kreislauf beginnend mit der Produktion, über die Verteilung, Betankung und schließlich der Nutzung im Fahrzeug.

BMW CleanEnergy Projekte in China.

Um die Einführung von Wasserstoff als Energieträger der Zukunft in einer der größten Volkswirtschaften der Welt zu untersuchen, plant die BMW Group im Rahmen des Projektes BMW CleanEnergy in China eine Vielzahl an Aktivitäten. So erarbeiten BMW Experten zusammen mit deutschen und chinesischen Partnern die Möglichkeiten der Umsetzung einer Wasserstoff-Infrastruktur in China. Zudem steht seit April 2004 den chinesischen Universitäten eine Informationsmappe in Mandarin mit dem Titel „Expertenwissen Wasserstoff“ zur Verfügung. Ein BMW CleanEnergy Internetportal stellt in chinesischer Sprache sicher, dass dieses Informationsmaterial in China flächendeckend abgerufen werden kann.

Konsequente Zielsetzung: weniger CO2, mehr Unabhängigkeit.

Das langjährige und konsequente Engagement der BMW Group für die Einführung von Wasserstoff als Kraftstoff hat verschiedene Gründe: Der Verband der europäischen Automobilindustrie ACEA verpflichtete sich im Juli 1998 gegenüber der Europäischen Union, die CO2-Emissionen aller europäischen, neu zugelassenen Automobile bis zum Jahr 2008 auf durchschnittlich 140 g CO2/km zu senken. Dies entspricht einer Reduzierung um 25 Prozent CO2 gegenüber 1995. Allerdings lässt sich das in Diskussion stehende, über 140 g CO2/km hinausgehende Ziel der ACEA nicht allein durch fahrzeugtechnische Maßnahmen zur Verbrauchsreduzierung erreichen, sondern verlangt unter anderem auch den Einsatz kohlenstoffarmer oder –freier Kraftstoffe. Die langfristige Lösung dazu heißt Wasserstoff. Mit diesem ist ein weiterer essentieller Vorteil verbunden: Da Wasserstoff mit allen Primärenergien hergestellt werden kann, bietet er mehr Versorgungssicherheit und eine Unabhängigkeit von den Vorkommen fossiler Energieträger.

Wasserstoff – der Welt häufigstes Element.

Was Wasserstoff – chemisches Symbol H – über alle ökologischen und ökonomischen Argumente hinaus so interessant macht, ist seine allumfassende Präsenz: Er ist das häufigste und gleichzeitig das leichteste Element des Universums. Als Bestandteil von Wasser und allen organischen Verbindungen ist er Teil des biologischen Kreislaufs. Das ungiftige, farb- und geruchlose Gas ist brennbar und besitzt einen Heizwert, der in der flüssigen Phase, bezogen auf das Volumen, etwa ein Viertel des Heizwerts von Benzin beträgt. Bezogen auf das Gewicht enthält Flüssigwasserstoff nahezu die dreifache Energiemenge von Benzin. Bei der Verbrennung entsteht Wasser (H2O), aber kein Kohlendioxid (CO2). In der Summe seiner Eigenschaften hat Wasserstoff nach Ansicht der Fachwelt somit das überzeugendste Potenzial, der Kraftstoff der Zukunft zu sein.
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