BMW Hydrogen 7: Wasserstoffantrieb erstmals in Serie

Als weltweit erster Automobilhersteller präsentiert BMW ein mit Wasserstoff (englisch: Hydrogen) angetriebenes Fahrzeug, das den Serienentwicklungsprozess durchlaufen hat. Der BMW Hydrogen 7 mit Wasserstoff-Verbrennungsmotor stellt das Ergebnis einer konsequenten Entwicklungsstrategie dar, mit der das zukunftsweisende Konzept einer nachhaltigen Mobilität bereits heute für den Alltagsbetrieb nutzbar gemacht wird. Die Limousine der 7er Reihe wird von einem 191 kW / 260 PS starken Zwölfzylinder-Motor angetrieben und beschleunigt in 9,5 Sekunden von 0 auf 100 km/h. Die Höchstgeschwindigkeit limitierte man elektronisch auf 230 km/h.

Der BMW Hydrogen 7 tritt den Beweis dafür an, dass der Einsatz von Flüssigwasserstoff als Energieträger für Serienfahrzeuge realisierbar ist. Damit setzt die BMW Group einen wichtigen Impuls für die Weiterentwicklung einer Versorgungsinfrastruktur, zu der vor allem die Errichtung von zusätzlichen Wasserstofftankstellen gehört, um nachhaltige Mobilität in der Zukunft flächendeckend zu ermöglichen. Die Premiere des BMW Hydrogen 7 stellt einen Meilenstein auf dem Weg in ein von fossilen Brennstoffen unabhängiges Zeitalter der Mobilität dar.

BMW favorisiert den Einsatz von flüssigem Wasserstoff als Energieträger für Automobile. Der flüssige und tiefkalte Treibstoff weist im Vergleich zum gasförmigen und stark komprimierten Wasserstoff eine erheblich höhere Energiedichte auf. Bei gleichem Bauraum im Speichertank liegt die Energiemenge von tiefkalt-flüssigem Wasserstoff im Vergleich zu Wasserstoff, der mit 700 bar druckgasförmig gespeichert wird, um 75 Prozent höher. Damit steigt auch die Reichweite eines mit Flüssigwasserstoff betriebenen Fahrzeugs um den entsprechenden Faktor an.
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V12-Motor erzeugt BMW-typische Dynamik aus Wasserstoff

Solange eine flächendeckende Wasserstoffversorgung nicht gewährleistet ist, kann der bivalent ausgelegte Motor des BMW Hydrogen 7 durch einfaches Umschalten der Betriebsart auf herkömmliches Superbenzin zurückgreifen. Vor allem im Vergleich mit einer Brennstoffzelle ermöglicht er die Realisierung einer erheblich höheren Motorleistung.

Aus einem Hubraum von 6,0 Litern erzeugt das Triebwerk eine Leistung von 191 kW / 260 PS. Das maximale Drehmoment beträgt 390 Newtonmeter und wird bei einer Motordrehzahl von 4.300 U/min erreicht. Den Sprint von 0 auf Tempo 100 in 9,5 Sekunden und die elektronisch limitierte Höchstgeschwindigkeit von 230 km/h erreicht der BMW Hydrogen 7 sowohl im Wasserstoff- als auch im Benzinbetrieb.

Der Wasserstoff-Verbrennungsmotor basiert auf dem Benzin-Triebwerk des BMW 760i und verfügt über modernste technische Details wie die vollvariable Ventilsteuerung Valvetronic und die variable Nockenwellenverstellung Doppel-Vanos sowie die für den bivalenten Betrieb erforderlichen Modifikationen. Im Benzinbetrieb erfolgt die Kraftstoffversorgung über eine Direkteinspritzung. Zusätzlich integrierten die Macher in die Sauganlage des Motors eine Wasserstoffzuleitung. Schlüsseltechnologie sind die zur Gemischaufbereitung notwendigen Einblaseventile, die in Bruchteilen von Sekunden exakt die benötigte Menge an Wasserstoffgas in die Ansaugluft einbringen.

Wasserstoff weist im Vergleich zu herkömmlichen Kraftstoffen eine um bis zu zehnmal höhere Verbrennungsgeschwindigkeit auf. Dadurch werden höhere Wirkungsgrade erreicht. Um dieses Potenzial vollständig zu nutzen, benötigt man für den V12-Motor des BMW Hydrogen 7 eine besonders flexible Motorsteuerung. Gaswechsel und Einspritzrhythmus lassen sich gezielt auf die Eigenschaften des Wasserstoff-Luft-Gemischs abstimmen.

Entwicklung mit Rekordtempo: Der BMW H2R

Die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit des Motorenkonzepts wurde im Laufe der Entwicklungsphase bereits eindrucksvoll unter Beweis gestellt. Schon im September 2004 konnte BMW mit dem Wasserstoff-Rekordfahrzeug H2R das außergewöhnliche Potenzial dieser Technologie auf einer Rennstrecke demonstrieren. Auf dem Hochgeschwindigkeitskurs im französischen Miramas stellte BMW neun internationale Rekorde für wasserstoffbetriebene Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor auf. Das von dem 6,0 Liter großen V12-Wasserstoff-Verbrennungsmotor angetriebene Versuchsfahrzeug erreichte dabei eine Höchstgeschwindigkeit von über 300 km/h. Bestmarken wurden unter anderem für die Distanz über einen Kilometer bei fliegendem Start sowie für die Viertelmeile bei stehendem Start erzielt. Für die Beschleunigung von null auf 100 km/h benötigte das Rekordfahrzeug lediglich rund 6 Sekunden.

Wasserstoff-Speicher: Kompakt trotz umfassender Isolation

Das bivalente Antriebskonzept des BMW Hydrogen 7 setzt nicht nur eine spezielle Motorsteuerung und Kraftstoffversorgung voraus, sondern auch die Integration zweier separater Kraftstoffspeicher. Um eine maximale Reichweite zu erzielen, verfügt der BMW Hydrogen 7 über einen konventionellen 74 Liter fassenden Benzintank sowie über einen zusätzlichen Kraftstoffspeicher, der rund 8 Kilogramm flüssigen Wasserstoff aufnimmt. Der Wasserstoffspeicher ist eine Schlüsselkomponente für Wasserstoff-Fahrzeuge.

Füllstände und Reichweiten beider Kraftstoffsysteme lassen sich wie beim BMW 760i vom Fahrer mit Hilfe einer Taste im Blinkerhebel abrufen. Die entsprechenden Werte werden im Cockpit-Display unterhalb der Geschwindigkeitsanzeige dargestellt. Die Umschaltung zwischen Wasserstoff- und Benzin-Betrieb erfolgt manuell über eine separate Taste im Multifunktionslenkrad. Weil Motorleistung und Drehmoment unabhängig von der Betriebsart identisch sind, bleibt das Umschalten ohne Auswirkung auf das Fahrverhalten des BMW Hydrogen 7. Während der Fahrt im Wasserstoffmodus erscheint im Display anstelle des Außentemperaturwertes und der Uhrzeit das chemische Symbol für molekularen Wasserstoff: H2. So besteht jederzeit Klarheit über die Nutzung von Wasserstoff.

Generell ist die Betriebssteuerung des BMW Hydrogen 7 so ausgelegt, dass man der Nutzung von Wasserstoff den Vorrang einräumt. Der Motorstart erfolgt grundsätzlich im Wasserstoffmodus. Die Reichweite des Fahrzeugs beträgt im Wasserstoff-Betrieb mehr als 200 Kilometer, weitere 500 Kilometer können im Benzin-Modus zurückgelegt werden. Der Fahrer eines BMW Hydrogen 7 kann daher auf grenzenlose Mobilität vertrauen und sein Fahrzeug auch in größerer Distanz zur nächsten Wasserstoff-Tankstelle problemlos nutzen.

Gezielt modifiziert: Fahrwerk und Karosserie

Die Serienausstattung des BMW Hydrogen 7 erfolgt serienmäßig mit Leichtmetallrädern der Größe 8J x 18. Als Sonderausstattung sind auch 19 Zoll große Leichtmetallräder möglich. Die 18 Zoll-Reifen verfügen in allen Fällen über Notlaufeigenschaften, so dass man bei völligem Druckverlust die Fahrt fortsetzen und eine Werkstatt ansteuern kann. Zusätzlich überwacht eine neue Generation des Reifendruckkontrollsystems RDC (Reifen Druck Control) permanent die Räder des Fahrzeugs.

Die Unterbringung zusätzlicher Komponenten im Heckbereich erforderte eine Neuabstimmung der Federungs- und Dämpfungssysteme für den BMW Hydrogen 7. Trotz der höheren Belastung der Hinterachse erzielte man dabei ein Optimum an Fahrstabilität und Komfort. Zusätzlich stattete BMW den Hydrogen 7 serienmäßig mit der ebenfalls speziell auf dieses Fahrzeug abgestimmten AdaptiveDrive mit Wankstabilisierung und kontinuierlich verstellbarem Dämpferkontrollsystem aus.

Auch die Karosserie des BMW Hydrogen 7 erfuhr eine gezielte Modifikation, um die durch die Antriebstechnik bedingte Gewichtszunahme zu kompensieren und zugleich alle Anforderungen an die passive Sicherheit zu erfüllen. Mit dem Einsatz von kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) erreichte BMW eine erhöhte Crashfestigkeit bei minimaler Gewichtszunahme. Die Seitenrahmen rechts und links sind umlaufend mit CFK verstärkt, um die Fahrgastzelle zusätzlich zu versteifen.

Ein optisch eigenständiges Bauteil stellt die Motorhaube dar, deren Kontur ein besonders stark ausgeformter Powerdome prägt. Die veränderte Formgebung ist wegen des im Vergleich zum herkömmlichen Zwölfzylinder höher aufbauenden Motors notwendig – und zugleich auch ein optischer Hinweis auf die einzigartige Kraftquelle unter der Motorhaube.

Oberklasse-Komfort für Vier

Aufgrund der Anordnung des Wasserstoff-Speichertanks unterhalb der Hutablage und hinter der Rücksitzbank waren Änderungen in der Gestaltung des Fonds des BMW Hydrogen 7 notwendig. Dies führt zu einer Reduzierung des Kofferraumvolumens auf 225 Liter. Packagebedingt ist auch die Mittelarmlehne im Fond fest installiert. Daher konzipierte BMW den Hydrogen 7 als Viersitzer. Die beiden Fondpassagiere genießen im ersten für den Alltagsbetrieb entwickelten Wasserstoff-Fahrzeug der Welt den hohen Reisekomfort einer Oberklasse-Limousine von BMW. Die Rücksitzbank platzierte man um etwa 115 Millimeter weiter vorn als bei der ausschließlich mit Benzin betriebenen Langversion des BMW 7er, jedoch um etwa 25 Millimeter weiter hinten als in der Limousine mit normalem Radstand. Folglich erreicht die Beinfreiheit auch im BMW Hydrogen 7 die in dieser Fahrzeugklasse gewohnte Großzügigkeit.

Der Komfort wird zusätzlich mit der außergewöhnlich umfangreichen Serienausstattung untermauert. Als Erweiterung zu der bereits überaus hochwertigen Grundausstattung des BMW 760i umfasst sie unter anderem Klimakomfort-Verbundverglasung, Klimaautomatik, Standheizung, Sitzheizung für Fahrer-, Beifahrer- und Fondplätze, Lordosenstütze, elektrische Sitzverstellung mit Memory-Funktion für die Vordersitze, ISOFIX-Kindersitzbefestigung, Park-Distance-Control, Regensensor, automatisch abblendende Außen- und Innenspiegel, Soft-Close-Automatik für die Türen sowie einen Fernlichtassistenten. Die Sonnenschutzrollos für die hinteren Seitenscheiben tragen den Aufdruck „BMW Hydrogen Power“. Der gleiche Schriftzug findet sich auch auf den beleuchteten Einstiegsleisten der Türen.

Außerdem sorgen ein Navigationssystem, Hifi-System Professional samt CD-Wechsler sowie ein Fondmonitor, inklusive DVD-Wechsler und TV-Funktion mit DVB-T-Empfang, und ein separates Telefon im Fond für maximalen Reisekomfort. Darüber hinaus lassen sich weitere technische Highlights wie Komfortzugang, Lenkradheizung, Aktivsitz vorn, Komfortsitz vorn, aktive Sitzbelüftung vorn, adaptives Kurvenlicht sowie Spracherkennung für die Bedienung von Navigation, Telefon und Audioanlage genießen.