Wasserstoffautos sind die Zukunft der Automobilindustrie. Wie funktionieren Wasserstoffautos wie der Toyota Mirai und der BMW X5?

Wasserstoffautos haben noch keine starke Marktposition. Nur wenige Hersteller entscheiden sich dafür, sich ganz auf die Entwicklung dieser Technologie zu konzentrieren. Nach wie vor wird hauptsächlich an Elektromotoren und schadstoffärmeren Verbrennungsmotoren oder Hybridmotoren gearbeitet. Trotz viel Konkurrenz sind Wasserstoffautos eine Kuriosität. Was ist über sie wissenswert?

Wie funktioniert Wasserstoffenergie?

Der größte Vorteil von wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen ist ihre Umweltfreundlichkeit. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass es für eine solche Definition erforderlich ist, die Grundsätze des Umweltschutzes auch im Produktionsprozess zu beachten. 

Wasserstoffbetriebene Autos funktionieren so, dass sie den Strom erzeugen, der zum Bewegen des Fahrzeugs benötigt wird. Möglich wird dies durch die verbauten Brennstoffzellen mit einem Wasserstofftank, der Strom erzeugt. Die elektrische Batterie wirkt als Puffer. Seine Präsenz im gesamten Motorsystem des Fahrzeugs ist beispielsweise beim Beschleunigen erforderlich. Außerdem kann es beim Bremsen kinetische Energie aufnehmen und speichern. 

Der Prozess, der in einem Wasserstoffmotor stattfindet 

Es lohnt sich auch herauszufinden, was genau im Wasserstoffmotor des Fahrzeugs selbst passiert. Die Brennstoffzelle erzeugt Strom aus Wasserstoff. Dies liegt an der Umkehrelektrolyse. Die Reaktion selbst besteht darin, dass Wasserstoff und Sauerstoff in der Luft interagieren, um Wasser zu bilden. Dadurch wird Wärme und Strom zum Antrieb des Elektromotors erzeugt.

Brennstoffzellen in Wasserstoffautos

PEM-Brennstoffzellen werden in wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen eingesetzt. Es ist eine Polymerelektrolytmembran, die den Wasserstoff und Sauerstoff trennt, der Anode und Kathode umgibt. Die Membran ist nur für Wasserstoffionen durchlässig. Gleichzeitig werden an der Anode Wasserstoffmoleküle in Ionen und Elektronen getrennt. Die Wasserstoffionen gelangen dann durch den MID zur Kathode, wo sie sich mit Luftsauerstoff verbinden. So erzeugen sie Wasser.

Andererseits können Wasserstoffelektronen die EMF nicht passieren. Daher passieren sie den Draht, der Anode und Kathode verbindet. Auf diese Weise wird Strom erzeugt, der die Traktionsbatterie auflädt und den Elektromotor des Autos antreibt.

Was ist Wasserstoff?

Es gilt als das einfachste, älteste und zugleich häufigste Element im gesamten Universum. Wasserstoff hat keine spezifische Farbe oder Geruch. Es ist normalerweise gasförmig und leichter als Luft. In der Natur kommt es nur in gebundener Form vor, beispielsweise im Wasser.

Wasserstoff als Treibstoff – wie wird er gewonnen?

Das H2-Element wird im Prozess der Elektrolyse gewonnen. Dies erfordert Gleichstrom und einen Elektrolyten. Dank ihnen wird Wasser in einzelne Bestandteile gespalten - Wasserstoff und Sauerstoff. An der Anode entsteht Sauerstoff selbst, an der Kathode Wasserstoff. H2 ist oft ein Nebenprodukt chemischer Prozesse, der Erdgassynthese oder der Rohölraffination. Ein erheblicher Teil des Wasserstoffbedarfs wird durch erneuerbare Energiequellen gedeckt.

Wasserstoff aus erneuerbaren Quellen – welche Rohstoffe fallen in diese Gruppe?

Es lohnt sich zu klären, welche konkreten Materialien als nachwachsende Rohstoffe bezeichnet werden können. Damit Wasserstoff- und Brennstoffzellenfahrzeuge nachhaltig sind, muss der Kraftstoff aus folgenden Quellen stammen:

• Photovoltaik;
• Windenergie;
• Wasserenergie;
• Solarenergie;
• geothermische Energie;
• Biomasse.

Wasserstoffautos – Toyota Mirai

Der 2022 Toyota Mirai ist, wie auch 2021, eines der am häufigsten von Kunden gewählten Modelle. Mirai hat eine Reichweite von bis zu 555 km und einen 134-kW-Elektromotor im Heck des Autos. Die Energie wird von bordeigenen Brennstoffzellen erzeugt, die sich unter der Fronthaube des Fahrzeugs befinden. Wasserstoff wird als Primärenergie genutzt und in Tanks im sogenannten Kardantunnel unter den Rücksitzen gespeichert. Die Tanks fassen 5,6 kg Wasserstoff bei 700 bar. Auch das Design des Toyota Mirai ist von Vorteil – das Design des Autos ist nicht futuristisch, sondern klassisch.

Mirai beschleunigt in 100 Sekunden auf 9,2 km/h und hat eine Höchstgeschwindigkeit von 175 km/h.. Der Toyota Mirai liefert konstante Leistung und reagiert sehr gut auf die Bewegungen des Fahrers – sowohl beim Beschleunigen als auch beim Bremsen.

Wasserstoff BMW X5 - ein Auto, auf das es sich zu achten lohnt

Das Angebot an wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen umfasst auch SUVs. Einer davon ist der BMW X5 Hydrogen. Das Modell unterscheidet sich in seinem Design nicht von seinen Ofenkollegen aus der gleichen Serie. Lediglich die Lichtblenden oder das Design der Felgen können abweichen, das sind aber keine auffälligen Ungereimtheiten. Das Produkt der bayerischen Marke verfügt über zwei Tanks, die bis zu 6 kg Gas speichern können, sowie über Brennstoffzellen mit einer Leistung von bis zu 170 PS. Interessanterweise hat sich BMW mit Toyota zusammengetan. Das wasserstoffbetriebene Modell X5 wird mit der gleichen Technologie wie die Autos des asiatischen Herstellers Hydrogen NEXT entwickelt. 

Sind Wasserstoffautos wirklich grün?

Der Hauptvorteil von Wasserstoffautos besteht darin, dass sie umweltfreundlich sind. Ob dies tatsächlich der Fall ist, hängt jedoch maßgeblich davon ab, wie Wasserstoff hergestellt wird. In einer Zeit, in der die Hauptgewinnungsmethode aus Erdgas die Produktion aus Erdgas ist, reduziert Strom, der an sich umwelt- und emissionsfrei ist, nicht alle Schadstoffe, die bei der Herstellung von Wasserstoff entstehen. Auch nach längerem Gebrauch des Autos. Ein Wasserstoffauto kann als vollständig grün bezeichnet werden, wenn die für den Betrieb benötigte Energie vollständig aus erneuerbaren Quellen stammt. Gleichzeitig ist das Fahrzeug absolut sicher für die Umwelt. 

Wasserstoffautos – Zusammenfassung

Elektrofahrzeuge haben eine immer größere Reichweite und machen auch noch viel Spaß beim Fahren. Das Betanken von Elektrofahrzeugen kann jedoch eine Herausforderung sein. Autos mit einem solchen Antrieb werden sich in der Nähe von Großstädten wie Warschau hervorragend bewähren.In unserem Land gibt es noch wenige Wasserstofftankstellen, aber das soll sich laut Orlen bis 2030 ändern, wenn die Zahl der Stationen auf über 100 steigen wird.