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Elektromobilität war gestern. Ist Wasserstoff ist die Zukunft?


von Lukas

Die Verkehrswende

Es vergeht kein Tag, an dem man keine Nachrichten über die Verkehrswende liest. Es werden immer neue Gesetze verabschiedet, neue Dieselfahrverbote werden erlassen, neue Umweltzonen beschlossen, neue Modelle der einzelnen Autohersteller, die auf dem Markt gebracht werden sollen, die dem Dieselchaos entfliehen und dem Verbraucher so Sicherheit versprechen. 

Gerade die neusten Schlagzeilen, die von der Bundesregierung einberufenen Kommission „Nationale Plattform Zukunft der Mobilität“ ausgehen, sorgten für großen Ärger bei den Verbrauchern. Die Regierung ruderte zwar zurück und versprach keine Mehrbelastung für den Autofahrer. Dennoch merkt man Tag ein Tag aus, wie unsicher und ungeordnet es in der Verkehrswende Deutschlands zugeht.

Dass die Verkehrswende kommt, lässt sich nicht bestreiten. Wie diese allerdings kommt, ist auf allen Ebenen ungewiss. Aktuelle Nachrichten zeigen, dass Wasserstoff als eine vielversprechende Alternative gehandelt wird. So hat Amprion mit OGE eine Power-to-Gas-Großanlage im Kreis Emsland geplant. Nichtsdestotrotz haben wir ein Auto getestet, um aufzuzeigen, wie weit die alternativen Antriebe bereits sind. Getestet haben wir einen Toyota Mirai – Wasserstoff betrieben.

Der Wasserstoffprozess von Toyota

Der erste Wasserstoffbrennzellen-Generator wurde bereits 1993 gebaut. Seither wird Wasserstoff als Treibstoff für Busse, Stapler oder U-Boote eingesetzt. Bisher war die Technologie für die Endverbraucher nahezu unzugänglich.

Wasserstoff umgibt uns überall. Es ist das häufigste chemische geruchslose und durchsichtige Element auf Erden und ist im Wasser, in Pflanzen und der Erde enthalten. Die extrem stabile und ungiftige Energiequelle ist über einen langen Zeitraum lagerbar. Wasserstoff lässt sich seitens einer Elektrolyse gewinnen.

Dabei wird Strom durch Wasser geleitet und Wasserstoff freigesetzt. Dieser Vorgang findet mit Hilfe der Brennstoffzellen-Technologie, eingebaut unter Fahrer- und Beifahrersitz von Toyota, statt. Aus Tanks, die unter der Rückbank des Mirais verbaut sind, wird der Wasserstoff in den Brennstoffzellenblock geleitet. Dieser reagiert dort mit Sauerstoff, wo dann bei Reaktion Strom und Wasser entstehen.

Der Entstehungsprozess im Einzelnen:

Sauerstoff wird durch die Lufteinlässe am Kühlergrill eingesaut (O2). Folgend wird dann Wasserstoff vom Tank zur Brennstoffzelle geleitet (H2) und anschließend wird aufgrund der Stromerzeugung Wasserdampf freigesetzt.

Dennoch ist Wasserstoff nicht unumstritten. Die reine Erzeugung von Wasserstoff kostet viel Energie, zudem explodiert es leicht. Ein anderer Aspekt, welche Experten bewerten ist, dass Rund 70 Prozent der Energie verloren gehen, bis die Heizung warm ist oder das Auto rollt. Bei einem rein elektrisch angetriebenem Fahrzeugt spricht man von rund 20 Prozent. 

 

Der Toyota Mirai

In Japan, genauer in Motomachi, gibt es ein eigenes Werk welches ausschließlich den Mirai in Handarbeit hergestellt. Das ist selten geworden und findet sich heute nur noch in den gehobenen Preissegmenten der Autoindustrie.

Wir haben den Mirai der ersten Generation getestet. Der erste Eindruck des Mirais war ungewohnt. Was uns aber sofort auffiel war, dass der Mirai doch sehr lang ist. Die Länge beträgt 4.890 mm, die Breite 1.810 mm und die Höhe 1.535 mm. Serienmäßig gehören u.a. 17“-Leichtmetallfelgen, LED-Technik, höhenverstellbare Scheinwerfer, LED-Heckleuchten und automatisch ein- und ausklappbar Außenspiegel dazu.

Das Design des Fahrzeugs ist definitiv am asiatischen, teils amerikanischen Markt ausgerichtet. Schnell daran gewöhnt, bemerkten wir letztendlich das benutzerfreundliche Interieur. Eine Klimaautomatik, ein beheizbares Lederlenkrad, eine elektrisch verstellbare Lenksäule, die beim Ein- und Aussteigen automatisch vor und zurück fährt, kabelloses Smartphone-Ladegerät, ein Multimedia-Audiosystem mit Rückfahrkamera und Navi, sowie Windschutzscheibenheizung und vielem mehr waren im Mirai vorhanden. Also alles, was dem heutigen Standard entspricht.

Durch die Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle, die von Toyota selbst hergestellt wird, saß man automatisch etwas höher, denn diese ist unter dem Fahrer- und Beifahrersitz angesiedelt. Auch die Kontrollinstrumente waren überschaubar und gut in das Cockpit integriert. Die Sitze waren aus Kunstleder, sogar der Klavierlack hat nicht gefehlt.

Toyota gibt für den Mirai eine unverbindliche Preisempfehlung von rund 78.600 € an.

Das Platzangebot

Generell ist im Toyota genug Platz. Sowohl für den Fahrer, den Beifahrer oder die Insassen, die auf der Rückbank Platz nehmen. Im hinteren Bereich saß man angenehm. Sogar eine Sitzheizung für die Rückbank ist vorhanden und auch genug Beinfreiheit haben die japanischen Ingenieure dem Mirai ebenfalls mit auf den Weg gegeben. Somit steht auch längeren Fahrten nichts im Weg.

Auch das Sitzen an sich ist sehr angenehm. Das Kunstleder und die Form der Sitze laden zu einem angenehmen Fahren ein. Doch bei genauerem Hinschauen fällt auf, dass der Kofferraum bei der Länge des Mirai relativ klein ausfällt. Zwar fasst er 361 l, doch durch die unter dem Rücksitz verbauten Wasserstofftanks können die Sitze nicht umgelegt werden. Das macht einen Transport von längeren Dingen fast unmöglich.

Antrieb und  Reichweite

Der Mirai ist ein klassischer Frontantriebler. Eine Allrad-Variante gibt es nicht. Der Bordcomputer ermittelt die Reichweite anhand der letzten fünf Tankfüllungen.

Ist der Mirai vollgetankt, so hat er eine Reichweite von knapp über 300 km. Diese variiert je nach Benutzung von zusätzlichen Komponenten wie der Klimaanlage, der Sitzheizung oder der Lenkradheizung. Allerdings ist eine Reichweite von 400 km möglich, so geübte Fahrer des Autohauses J. Reith GmbH aus Ingolstadt.

Der Mirai fast insgesamt 5,0 kg H2. Übernommen haben wir den Mirai mit einem Verbrauch von 1,9 kg auf 100 km. Am Ende der Probefahrt haben wir es geschafft, den Verbrauch auf 1,4 kg/100 km zu reduzieren. Der Preis für das Kilogramm Wasserstoff betrug zu der Zeit der Probefahrt 9,50 € pro Kilogramm. Auf die Gesamtreichweite gemessen, würde man also bei einem Verbrauch von 1,4 kg circa 42,56 € bezahlen. Das ist unser Meinung nach viel – sollte aber nicht vergessen, dass der Mirai nahezu Emissionsfrei fährt. 

Natürlich kann man den Mirai auch sportlicher fahren. Die 154 PS beschleunigen den Mirai mit einem Leergewicht von 1.925 kg und dem Arbeitsdruck von ca. 700 bar, innerhalb von 9,6 Sek. von 0 – 100 km/h. Das maximale Drehmoment beträgt 335 Nm. Allerdings ist bei 175 km/h Schluss und Toyota riegelt den Mirai ab. 

Das Tanken

Getankt wird, wie bereits angesprochen, Wasserstoff. Dieser wird aber nicht in Litern wie herkömmlicher Treibstoff gemessen, sondern in Kilogramm.

Den Mirai zu tanken ist, wenn man es vorher noch nicht gemacht hat, etwas ungewohnt. Generell sind Wasserstofftankstellen in Deutschland gar nicht so selten, wie viele Verbraucher annehmen. Dennoch gibt es in der Autoindustriestadt Ingolstadt nur eine Tankstelle, die Wasserstoff anbietet. Hilfreich ist die App „H2LIVE.“ Diese ist kostenlos im Appstore verfügbar und zeigt an, wo es in Deutschland überall Wasserstofftankstellen gibt, welche gerade gewartet werden und somit nicht zur Verfügung stehen und plant Routen oder zeigt aktuelle News aus der Wasserstoffwirtschaft an.

Bezahlt wird direkt an der Zapfsäule. Hierzu benötigt man eine H2LIVE-Karte, die beim Erwerb des Fahrzeugs zu beantragen ist. Ohne diese Karte ist das Tanken nicht an sämtlichen Tankstellen, die Wasserstoff anbieten möglich. Vor dem Betanken ist die Karte zu verwenden. Erst danach setzt man den Stutzen an die vorgesehene Stelle am Fahrzeug an. Dieser Stutzen hat einen Infrarotsensor, der während des Tankens verriegelt. Nach dem Vorgang entriegelt man den Stutzen wieder und lässt sich den Beleg an der Zapfsäule ausdrucken. Generell braucht man beim Volltanken mit allen dazugehörigen Schritten zwischen 3- 5 Minuten. 

Das Fahrverhalten

Überraschend sportlich lässt sich der Mirai fahren. Durch den direkten Antrieb bzw. die direkte Kraftübersetzung sprintet der Toyota vorwärts. Das Ganze kann man noch durch den Sport-Modus unterstützen. Durch das Auswählen ändert sich das Ansprechverhalten und der Toyota hängt dann schneller am Gas.

Ein gemütlicheres und verbrauchsschonenderes Fahren ist aber ebenfalls möglich. Toyota hat neben dem Sport-Modus auch einen Eco-Modus zur Verfügung gestellt.

Allerdings merkte man bei einem Leergewicht von 1.925 kg, dass das Fahrzeug doch relativ schwer ist. Beim Bremsen musste man schon etwas mehr drauftreten. Das war zwar ungewohnt, aber kein direktes Problem. Aber genau das Gewicht war ein Problem, als es eines Abends bei einer längeren Fahrt anfing zu schneien. Hier sollte man bereits etwas Fahrpraxis mitbringen, da der Mirai bei Schnee und Eis nicht einfach zu fahren ist.

Die Sicherheitsausstattung

Acht Airbags, aktive Kopfstützen für Fahrer- und Beifahrer, ABS, einen Berganfahrassistenten und Brems-Assistent (BA), einen Spurhalteassistent und einen Toter-Winkel-Warner sind nur einige Sicherheiten, die Toyota dem Mirai mitgegeben haben.

Da Wasserstoff und eine Brennstoffzelle generell nicht ganz ungefährlich sind, hat Toyota eine Vielzahl an Warnsystemen verbaut. Sollte einmal etwas mit der Brennstoffzelle oder dem Wasserstofftank sein, dann reagiert der Mirai sofort und eine Weiterfahrt ist dann nicht möglich.

Reparaturen an der Brennstoffzelle oder dem Wasserstofftank werden ausschließlich in Köln durchgeführt. Hier werden extra Vorrichtungen benötigt, welche für eine herkömmliche Toyota Werkstatt bei der geringen Absatzzahl des Mirai als für nicht lohnenswert angesehen werden.

Auch die Flüssigkeiten werden ausschließlich von Toyota aufgefüllt. Denn diese sind spezielle Mittel, die im freien Handel nicht verfügbar sind.

Versicherung und Leasing

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Fazit

Der wasserstoffbetriebe Japaner hat definitiv Potential. Der Wasserstoffantrieb und die dazugehörige Brennstoffzellentechnologie sind die Zukunft von Toyota. Aber auch kürzlich veröffentlichte News zeigen, dass KIA die Brennstoffzellentechnologie als Zukunft ansieht. Die Folge: Eine Modelloffensive. In den nächsten Jahren wird sich wohl einiges auf dem Markt tun. Ob die Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie allerdings dann markt- und verbraucherkonform sind, wird sich herausstellen.

Wir bedanken uns bei dem Autohaus J. Reith aus Ingolstadt für das zur Verfügung gestellte Fahrzeug.

Autohaus J. Reith: https://www.toyota-ingolstadt....

1 Kommentar

  • Baumhauskönig schrieb

    Lieber Lukas,

    wie entlastet man Metropolregionen von Fahrzeugen und Emissionen? Wasserstoff-Pkw sind - abgesehen von einem Feldtest in München - noch kaum zu sehen. Das hat mit winzigem Angebot, hohen Anschaffungskosten und vor allem mit kaum vorhandenen Betankungsmöglichkeiten zu tun. Aber mit Wasserstoff betriebene E-Buslinien könnten eine Antwort sein.

    Die EU-Initiative „Clean Hydrogen in European Cities“ (CHIC) mit 36 eingesetzten Transportern ist Ende 2016 ausgelaufen. Allerdings stehen gleich zwei Nachfolger parat: „JIVE“ soll in sieben Ländern insgesamt 144 neue Brennstoffzellen-Busse auf die Straße bringen und durch Serienfertigung die Kosten drücken. Mit „MEHRLIN“ wird dagegen die Versorgungs-Infrastruktur um sieben neue Wasserstoff-Tankstellen ergänzt.

    Bei „Trial and Error“ ist leider oft Error im Spiel: In Berlin etwa, wo 2007 zehn Busse von MAN an den Start gingen. Nicht Brennstoffzellen, sondern als Zwischentechnologie gedachte Wasserstoff-Verbrennungsmotoren mit Turbo besorgten den Vortrieb. Wegen Ventilschäden war 2009 keines der Fahrzeuge mehr in Betrieb. Doppelt so lang hielten zwei kleinere Transporter des Verkehrsverbundes Rhein-Ruhr, die bis 2014 Gehbehinderte und Fußfaule zur Bottroper Halden-Landmarke „Tetraeder“ chauffierten. Dann war die Verfügbarkeit der Brennstoffzellen-Antriebe auf 30 Prozent gesunken, Kosten fraßen den Plan auf.

    Unterschiedliche Ergebnisse lieferte das Pilotprojekt CHIC, an dem sich neben deutschen Städten auch London, Oslo und Mailand sowie der Schweizer Kanton Aargau beteiligten. Auch hier setzte man lediglich Vorserien-Fahrzeugen ein und sprach Christoph Kreienbaum von der Hamburger „Hochbahn“ ironisch von der Rolle als „Kunden-Felderprober“. Auf der Innovationslinie 109 der Hansestadt fahren dort seit zwei Jahren vier Brennstoffzellen-Busse der zweiten Generation. Diese hätten mit 250 Kilometern eine erheblich größere Reichweite als Batteriebusse – und auch stark reduzierten Energiehunger: 8 statt bisher 22 Kilo Wasserstoff auf 100 Kilometer. Dennoch seien die Verfügbarkeiten noch nicht so, „dass wir hier von Serienreife sprechen können.“

    Andererseits sind fünf von Daimler-Benz gefertigte-Postbusse in der Nordschweiz täglich bis zu 18 Stunden unterwegs und haben schon im Sommer 2015 Juli die erste Kilometermillion vollgemacht. Beim zweiten deutschen Projektpartner HyCologne wurden und werden in der Region Köln Prototypen von Phileas (NL) oder des belgischen Herstellers van Hool im Linienverkehr und als Shuttle eingesetzt. Projektentwickler Carsten Krause sagt: mit Einsatzquoten „bis 98 Prozent“. Von Vorteil sei zudem, dass die Busse in zehn Minuten betankt werden könnten. Von Nachteil allerdings der hohe Anschaffungspreis zwischen einer und 1,8 Mio. Euro. Zum Vergleich: Ein Standard-Dieselbus kostet 250.000 Euro, als Hybridversion etwa 400.000 Euro.

    Hier soll vor allem JIVE als „Joint Initiative for Hydrogen Vehicles across Europe“ wirken. Nicht nur die Serienreife wird nun erwartet, sondern auch eine Kostensenkung auf etwa 650.000 Euro pro Stück. Gut ein Drittel der 144 neuen Transporter wird in Deutschland rollen, davon allein etwa 40 im Großraum Köln und Wuppertal. Anfang 2020 sollen die Busbetreiber dann wirtschaftlich lebensfähige Flotten auf Null-Emissions-Basis ohne Subventionen betreiben können.

    Momentan sind E-Busse mit Brennstoffzelle eine Insel-Lösung, die gut funktioniert, wo Wasserstoff in der Nähe als Nebenprodukt anfällt - etwa in der Kölner Region. Der nächste logische Schritt wäre der Einsatz in den Fernbus-Netzen. Dafür bräuchte es allerdings ein Vielfaches der aktuell fast 40 in Deutschland verfügbaren Tankstellen (Österreich: 5, Schweiz: 2) – von denen aktuell 21 öffentlich zugänglich sind.

    Übrigens - und nicht vergessen: Wasserstoff-Züge sind durchaus schon für Regionallinien geeignet. Denn gut ein Drittel des deutschen Bahn-Netzes ist noch immer nicht elektrifiziert. Dort verkehren gegenwärtig dieselbefeuerte Triebwagen. Alstom hat im September 2018 nach Testbetrieb im Elbe-Weser-Netz den ersten Klein-Zug in den Regelbetrieb überführt. Niedersachsen hat mittlerweile 20 Exemplare bestellt - auch in Hessen sollen sie bald fahren. Sie machen dort vor allem Sinn, wo man in der Nähe Wasserstoff als industrielles Abfallprodukt abgreifen kann.