Ist ein Wasserstoff-Brennstoffzellenauto in Ihrer Zukunft?

Es gibt einen neuen Wettbewerber in der Elektroauto-Arena, auf den einige große Spieler, darunter Toyota und Honda, große Wetten setzen. Es ist das Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug oder FCEV.

FCEVs verwenden Wasserstoff, Sauerstoff und einen Katalysator, um an Bord Strom zu erzeugen, wodurch die schweren, sperrigen und teuren Batteriepacks entfallen, auf die batterieelektrische Autos angewiesen sind.

Der Tank eines Brennstoffzellenautos kann in wenigen Minuten mit komprimiertem Wasserstoffgas gefüllt werden, ähnlich wie beim Aufblasen eines herkömmlichen Autos. Das ist viel schneller als die Stunden, die ein batterieelektrischer Akku an ein elektrisches Ladekabel gebunden verbringt, und da FCEVs 250 oder mehr Meilen zwischen den Auffüllvorgängen zurücklegen können, können sie die Angst vor der Reichweite, die die Begeisterung der Verbraucher für elektrische Eignung beeinträchtigt hat, umgehen.

Bislang gibt es jedoch nur zwei Modelle auf dem Einzelhandelsmarkt, ein drittes wird voraussichtlich Ende 2016 auf den Markt kommen. Und der Verkauf ist auf die Großräume Los Angeles und San Francisco / Silicon Valley in Kalifornien beschränkt, in denen fast alle der USA vertreten sind die knappe Handvoll Wasserstoff-Tankstellen der Nation.

Brennstoffzellenautos sind nicht billig. Es wurde berichtet, dass Prototypmodelle die Hersteller kühle 1 Million Dollar gekostet haben. Die Kosten sind seitdem erheblich gesunken, aber vorerst sind FCEVs auf Käufer mit höherem Einkommen begrenzt.

Dennoch entwickelt fast jeder große Automobilhersteller die Brennstoffzellentechnologie. Bis zum Jahr 2020 sollen weltweit fast ein Dutzend Modelle auf den Markt kommen.

Vielleicht gibt es in Ihrer Zukunft einen, also schauen wir uns an, was da draußen ist und was Plus und Minus eines Brennstoffzellenautos sind.

Die fahrzeuge

Der rein vermietete Hyundai Tucson FCEV wurde erstmals auf den Markt gebracht, seit der Markteinführung in der Mitte des Jahres 125 in den USA. Der Kompakt-SUV pachtet für drei Jahre für 499 US-Dollar pro Monat. Dies beinhaltet kostenlosen Kraftstoff, kostenlose Wartung und Versicherung. Hyundai Tucson FCEV-Kunden können sich auch für das $ 5,000 aus dem California Clean Vehicle Rebate-Projekt qualifizieren.

Die kleine Limousine FCEV von Toyota wurde Anfang dieses Jahres auf den Markt gebracht. Toyota mietet den Mirai für drei Jahre für 499 $ pro Monat mit kostenlosem Kraftstoff und Wartung.

Während 80% der 270 Mirais, die bisher an Händler verkauft wurden, vermietet wurden, können Sie auch eines kaufen. Toyota kostet es bei 57.500 USD, bevor es 20.500 USD für potenzielle Anreize gibt.

Beamte von Toyota sagen, dass Brennstoffzellensysteme, da sie leichter skalierbar sind als batterieelektrische Systeme, davon ausgehen, dass sie die Technologie zukünftig in anderen Modellen einsetzen werden, einschließlich in größeren Fahrzeugen, als dies derzeit mit batterieelektrischer Technologie möglich ist.

Als nächstes

Das nächste Elektroauto mit Brennstoffzelle, das auf den Markt kommen wird, wird die Clarity Fuel Cell von Honda sein, eine mittelgroße Limousine, die für Ende 2016 geplant ist. Das Unternehmen hat angekündigt, monatliche Leasingkosten von knapp 500 USD anzustreben, basierend auf einem geplanten Aufkleberpreis von etwa 60.000 USD vor Anreizen. Honda hat nicht gesagt, ob es auch die Autos verkaufen wird (batterieelektrische und Plug-in-Hybrid-Versionen des Clarity werden später kommen).

Ford, Nissan und Daimler - das sind Mercedes-Benz-Automobile - entwickeln gemeinsam die Brennstoffzellen-Fahrzeugtechnologie. BMW arbeitet mit Toyota im eigenen FCEV zusammen, und General Motors hat sich mit Honda zusammengetan. Volkswagen, Audi und eine Reihe chinesischer Autohersteller entwickeln ebenfalls Brennstoffzellen-Elektroautos. Fahrzeuge dieser Autohersteller werden bis 2020 erwartet.

Tankstellen

Mitte 2016 gab es in den USA nur 23 öffentlich verfügbare Wasserstofftankstellen, 20 davon in Kalifornien. Deshalb beschränken Hyundai, Toyota und Honda die Verkäufe auf diesen Staat. Ein Dutzend Wasserstoffstationen sind für den Nordosten von Boston bis New York geplant, die ersten vier sollen 2017 eröffnet werden.

Der kalifornische "Wasserstoffautobahn" -Plan sieht vor, dass mindestens 60 Wasserstoffstationen im Land bis 2020 eröffnet werden, von denen 50 bis Ende 2017 geplant sind. Eine kürzlich eröffnete Wasserstoffstation auf halbem Weg zwischen Los Angeles und San Francisco erlaubt jetzt Brennstoffzellenfahrzeuge zwischen den beiden Bereichen reisen.

Technologie

Brennstoffzellenfahrzeuge mögen futuristisch klingen, aber ihre zugrunde liegende Technologie ist mehr als 175 Jahre alt. Seit fast einem halben Jahrhundert verwendet die NASA Brennstoffzellen zur Stromerzeugung auf Raumfahrzeugen. Das erste moderne Brennstoffzellenfahrzeug - ein landwirtschaftlicher Traktor - wurde 1959 eingeführt.

Die Brennstoffzelle, von der sie ihren Namen haben, ist ein thermochemischer Generator, der unter Druck stehenden Wasserstoff durch einen Katalysator wie Platin leitet und die Elektronen des Wasserstoffs abzieht, um den Elektromotor des Autos mit Strom zu versorgen. Das System kombiniert dann die Wasserstoffmoleküle mit Sauerstoff aus der Luft, um sie abzukühlen, und stößt das „Abgas“ als Wasserdampfstrom aus.

Wasserstoff

Der Wasserstoff, der dies ermöglicht, ist technisch nicht der Kraftstoff. Es trägt lediglich die Elektronen, die das Rohmaterial für die Elektrizität sind, die das Fahrzeug antreibt. Für die Verwendung in der Automobilindustrie wird es auf 10.000 Pfund pro Quadratzoll komprimiert und nach Gewicht gemessen. Ein Kilogramm (2,2 Pfund) dieses komprimierten Wasserstoffs trägt ungefähr die gleiche Energiemenge wie eine Gallone Benzin.

Da Brennstoffzellen-Energiesysteme vergleichsweise energieeffizient sind, kann ein Toyota Mirai zwischen dem Nachfüllen seines 5-kg-Kraftstoffsystems mehr als 300 Meilen zurücklegen. Der schwerere Hyundai Tucson leistet 265 Meilen mit 5,5 kg Wasserstoff. Die Reichweite des aufkommenden Honda Clarity wurde als "über 300 Meilen" mit einem Kraftstofftank angegeben, der etwa so groß wie der von Toyota ist.

Da der Einsatz von Wasserstoff als Kraftstoff in der Automobilindustrie so neu ist, ist es schwierig, ihn mit den Benzinkosten zu vergleichen. Toyota schätzt, dass seine derzeitigen Kosten bei 14 US-Dollar pro Kilogramm liegen. Der Mirai kann mit seinen 5 kg mehr als 300 Meilen zurücklegen. Ein stärkerer Einsatz von Wasserstoff in Autos würde wie bei jedem Kraftstoff den Preis senken.

Während Wasserstoff hochentzündlich ist, haben Tests verschiedener Hersteller von Wasserstofftanks und von Forschern der University of Miami (Florida) gezeigt, dass bei Unfällen, die die Wasserstofftanks durchbrechen, das Gas nach oben entweicht, was bedeutet, dass jegliche Flammen nach oben gerichtet werden das Fahrzeug. Benzindämpfe sind dagegen schwerer als Luft und sammeln sich in explosionsgefährdeten Konzentrationen um das Auto. Da Wasserstoff 14 Mal leichter ist als Luft, verteilt sich der Wasserstoff schnell, es sei denn, er befindet sich in einem engen Bereich, z. B. in einer Garage.

Umwelteinflüsse

Einige Brennstoffzellenautomarker behaupten, dass, obwohl die Fahrzeuge keine Auspuffemissionen haben, FCEVs keinen Umweltvorteil aufgrund der Treibhausgase, die durch die Wasserstoffproduktion erzeugt werden, die enorm energieintensiv ist.

Die meisten Regierungsstudien zeigen jedoch, dass Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge auf globaler Ebene effizienter und weniger umweltschädlich sind als Benzin- und Dieselfahrzeuge, und zwar in einem umfassenden Vergleich der Auswirkungen der Kraftstoffproduktion und -nutzung.

Wenn der Wasserstoff nicht aus erneuerbaren Energiequellen erzeugt wird, sind Brennstoffzellenautos weniger energieeffizient als batterieelektrische Fahrzeuge. Befürworter argumentieren jedoch, dass ihre größere Reichweite sie verbraucherfreundlicher macht.

Toyota Mirai an der Wasserstofftankstelle: Foto via Toyota.

John O'Dell ist ein langjähriger Automobilautor, der Autos mit alternativem Kraftstoff für die Los Angeles Times und Edmunds.com angeboten hat. Er betreibt jetzt die Website The Green Car Guy. E-Mail: [email protected].