Flaches Wasserstoffspeichersystem für Brennstoffzellenfahrzeuge

Die BMW Group hat ein neues Wasserstoffspeichersystem vorgestellt, das für den Einsatz in Brennstoffzellenfahrzeugen entwickelt wurde und Hochdruckspeicherung, kompakte Bauweise sowie Produktionskompatibilität kombiniert. Das System wird im BMW iX5 Hydrogen eingesetzt und adressiert Anwendungen mit großer Reichweite und kurzen Betankungszeiten innerhalb eines flexiblen automobilen Datenökosystems.

Speicherarchitektur als begrenzender Faktor der Wasserstoffmobilität
In Brennstoffzellenfahrzeugen beeinflusst das Speichersystem maßgeblich Reichweite, Bauraumnutzung und Sicherheit. Konventionelle zylindrische Tanks schränken häufig die Fahrzeugarchitektur ein und erschweren die Integration in bestehende Plattformen.

Das neu entwickelte Flachspeichersystem begegnet diesen Einschränkungen durch eine veränderte Tankgeometrie und Systemintegration. Es ermöglicht die Speicherung von rund sieben Kilogramm Wasserstoff bei einem Druck von 700 bar, unterstützt eine Reichweite von bis zu 750 km und erlaubt Betankungszeiten von unter fünf Minuten.

Mehrkammer-Hochdrucktankkonfiguration
Das System besteht aus sieben Hochdrucktanks aus kohlenstofffaserverstärktem Verbundwerkstoff, die parallel geschaltet und in einen strukturellen Metallrahmen integriert sind. Im Gegensatz zu klassischen Einzelbehältern verbindet das Design mehrere Kammern zu einer geschlossenen Einheit, die über ein zentrales Ventil gesteuert wird.

Diese Mehrkammerstruktur verbessert die volumetrische Effizienz und ermöglicht eine optimierte Nutzung des verfügbaren Bauraums im Fahrzeugboden. Gleichzeitig erhöht die Integration in die Fahrzeugstruktur den mechanischen Schutz der Tanks.

Der Einsatz von kohlenstofffaserverstärkten Materialien gewährleistet ein hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis unter 700-bar-Bedingungen und entspricht etablierten Standards für Hochdruck-Wasserstoffspeicher.

Integration in Fahrzeugplattform und Antriebsstrang
Ein zentrales Entwicklungsziel war die Kompatibilität mit bestehenden Fahrzeugarchitekturen. Das Flachspeichersystem ist so ausgelegt, dass es mit einem Hochvoltbatteriesystem kombiniert werden kann und somit Hybridkonfigurationen innerhalb eines Brennstoffzellenantriebs unterstützt.

Dieser Ansatz ermöglicht eine technologieoffene Strategie, bei der eine Fahrzeugplattform mehrere Antriebsarten aufnehmen kann, darunter batterieelektrische, Plug-in-Hybrid-, konventionelle und wasserstoffbasierte Systeme.

Durch standardisierte geometrische und funktionale Schnittstellen wird eine gemeinsame Produktion ermöglicht, wodurch die technische Komplexität reduziert und die Skalierbarkeit verbessert wird.

Systemleistung und Steuerungsintegration
Das Wasserstoffspeichersystem ist Teil eines integrierten Antriebsstrangs, der eine Brennstoffzelle und eine Hochvoltbatterie umfasst. Ergänzt wird dies durch fortschrittliche Steuerungssoftware für Antrieb und Fahrwerk, die Energieverteilung und Fahrdynamik optimiert.

Die Integration dieser Komponenten führt zu Effizienzsteigerungen gegenüber früheren Brennstoffzellengenerationen, insbesondere im Hinblick auf Energiemanagement und Leistungsabgabe.

Produktionsstrategie und Skalierbarkeit
Das System ist für die Integration in bestehende Automobilfertigungen ausgelegt. Durch die Angleichung von Bauraum und Schnittstellen an andere Antriebssysteme wird eine flexible Produktion verschiedener Fahrzeugvarianten auf derselben Linie ermöglicht.

Dies reduziert Produktionskosten durch gemeinsame Prozesse und erhöht gleichzeitig die Flexibilität bei der Skalierung von Wasserstofffahrzeugen. Eine breitere Einführung innerhalb des Produktionsnetzwerks der BMW Group ist ab 2028 vorgesehen.

Einordnung in die Entwicklung der Wasserstoffmobilität
Die Brennstoffzellentechnologie wird als ergänzende Lösung zur batterieelektrischen Mobilität betrachtet, insbesondere für Anwendungen mit hohen Reichweitenanforderungen und kurzen Betankungszeiten.

Die Entwicklung kompakter, strukturell integrierter Speichersysteme adressiert eine zentrale technische Herausforderung der Wasserstoffmobilität. In diesem Kontext trägt die vorgestellte Architektur zur Diversifizierung von Antriebstechnologien und zur Reduzierung der Abhängigkeit von einzelnen Energieinfrastrukturen bei.

Das Projekt wird im Rahmen der europäischen IPCEI-Initiative Hy2Move gefördert und durch öffentliche Mittel der deutschen Bundesregierung sowie regionaler Behörden unterstützt.

Bearbeitet von der Industriejournalistin Sucithra Mani mit Unterstützung von KI.

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