Brennstoffzellenfahrzeug Toyota stellt Mirai in Deutschland vor

Autor / Redakteur: Wolfgang Pester / Thomas Günnel

Toyota hat in München den Mirai präsentiert, der ab September in Deutschland für 78.580 Euro an ausgewählte Leasing-Kunden gehen soll.

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Toyota hat in München den Mirai präsentiert. Er soll September in Deutschland für 78.580 Euro an ausgewählte Leasing-Kunden gehen.
Toyota hat in München den Mirai präsentiert. Er soll September in Deutschland für 78.580 Euro an ausgewählte Leasing-Kunden gehen.
(Foto: Toyota)

Zu den verkaufsbremsenden Faktoren gehört der Preis, der schon höher liegt als bei einem Batterie-Stromer. Ein weiterer Negativpunkt: das noch fehlende Tankstellenetz für den Brennstoff Wasserstoff (H2). Das neue Elektroauto Toyota Mirai besitzt die Alltagstauglichkeit eines traditionellen Pkw. Aber es weist mit der Stromversorgung aus Brennstoffzellen den Weg in die Zukunft des rein elektrischen und schadstofffreien Fahrens. Nur Wasserdampf strömt aus dem Auspuff. Mit 500 Kilometer Reichweite und zeitlichem Tankvorgang eines üblichen Pkw ist das Brennstoffzellen-Auto die Alternative zu rein mit Batterie betriebenen Elektro- als auch zu Plug-in-Hybrid-Pkw.

Toyota FCV/Mirai
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Bislang 23 öffentliche Tankstellen

Mit der Serienfertigung des Mirai startete Toyota Mitte Dezember 2014 in Japan die Ära der Brennstoffzellen-Autos. Hyundai baut seit dem Jahr 2013 eine Kleinserie des SUV iX35 mit Elektroantrieb und Stromversorgung durch Brennstoffzellen, den sogenannten „Fuel Cell“ (FCell). Daimler, der in der Technologie als Pionier gilt, wollte eigentlich den Mercedes B-Klasse FCell auch dieses Jahr auf den Markt bringen. Technisch ist alles startklar, aber das fehlende Netz an H2-Tankstationen war ein Grund, den Start auf 2017 zu verschieben. Das gilt für andere Hersteller ebenso. Hierzulande sollen zu den bisher 23 öffentlichen Wasserstoff-Tankstellen bis Ende des Jahres weitere fünf Stationen dazukommen.

Drei Fahrzeuge täglich

Toyota wurde von der relativ hohen Nachfrage des Mirai in Japan überrascht. Für die 4,89 Meter lange und 1,82 Meter breite Business Limousine, die in der Klasse von Audi A6, BMW 5er-Reihe, Lexus GS und Mercedes E-Klasse fährt, lagen nach einem Monat laut Hersteller bereits rund 1.500 Bestellungen vor, 40 Prozent von Privatkunden. Toyota plante anfangs mit einer Jahresproduktion von 400 Einheiten. Jetzt sollen dieses Jahr 700 Mirai ausgeliefert werden, 2016 schon 2.100 Stück und 2017 jährlich 3.000 Einheiten. Alle werden in Handarbeit im Werk Motomashi montiert, derzeit drei Fahrzeuge am Tag, nächstes Jahr täglich neun.

Kompakte Brennstoffzelle

Grundsätzlich gehört der Mirai zu den Hybrid-Autos, von denen der Hybrid-Pionier Toyota seit 1997 bis dato 7,5 Millionen Einheiten weltweit verkauft hat. Beim Mirai ist alles zum Antrieb gehörende – bis auf das H2 – elektrisch und kein Verbrennungsmotor an Bord. Er hat eine Wasserstoff-Brennstoffzelle, die den Strom liefert, aber auch wie jedes Hybridauto eine Hochvolt-Batterie zur Stromspeicherung etwa aus der Bremsenergie-Rückgewinnung, hier sind es Nickel-Metallhydrid-Akkus. Toyota optimierte die Brennstoffzellen-Einheit gegenüber dem Vorserienfahrzeug „FCV-R Fuel“ von 2011 deutlich. Das Bauvolumen wurde von 64 Litern auf 37 Liter vermindert, ebenso das Gewicht von 108 Kilogramm auf 56 Kilogramm. Gleichzeitig steigerten die Ingenieure die Leistungsdichte um 50 Prozent je Liter Bauvolumen auf jetzt 3,1 kW/l. Das alles ging einher mit der Verringerung der Brennstoffzellen von 400 auf 370 Stück, wobei maßgeblich der Entfall des separaten Befeuchters durch ein patentiertes ­3D-Maschengewebe beigetragen haben soll.

Fahrleistungen der Mittelklasse

Der Elektromotor als Frontantrieb hat eine Systemleistung von 113 kW/154 PS, verfügt aus dem Stand heraus über ein maximales Drehmoment von 335 Newtonmeter und verleiht dem leer 1.925 Kilogramm wiegenden Mirai eine Spitzengeschwindigkeit von 178 km/h. So bietet die viersitzige Limousine der oberen Mittelklasse identische Fahrleistungen vergleichbarer Pkw mit Verbrennungsmotor, und das bei einer dreifach bis vierfach höheren Reichweite gegenüber heutigen Batterie-Elektroautos.

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Kunststoff-Drucktanks mit 700 bar

Die lange Reichweite sichert der gasförmige Wasserstoff, der sich als Energieträger dafür besser eignet als die Hochvolt-Batterie. Der H2 wird in zwei kohlefaserverstärkten Kunststoff-Drucktanks mit 700 bar gespeichert. Ein H2-Tank sitzt in Wagenmitte, der andere im Kofferraumbereich vor der Hinterachse. Sie ersetzen die vormaligen vier Stahldrucktanks und kommen durch das leichtere Material und die von 40 mm auf 25 mm verringerbare Tankwanddicke auf ein Gewicht von 87,5 Kilogramm. In ihrem Volumen von ­insgesamt 122,4 Litern werden fünf Kilogramm H2 gespeichert – ein Kilogramm reicht für 100 Kilometer.

Lokal emissionsfrei

In der Brennstoffzelle wird die im Wasserstoff enthaltene chemische Energie direkt in Strom umgewandelt. In ihr reagiert der gasförmige Wasserstoff (H2) und der Sauerstoff (O2) aus der Umgebungsluft und liefert den Antriebsstrom – dabei entsteht auch H2O, Wasser, der als Dampf den Auspuff verlässt. Der direkt an den Stromlieferanten montierte Konverter verstärkt die Ausgangsspannung auf bei Toyota-Hybrid-Pkw übliche maximale 650 Volt. So fährt der Mirai lokal ohne Schadstoff- und CO2-Emissionen.

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Preisvergleich mit Lexus

Toyota vergleicht den hohen Preis der Business-Limousine Mirai mit dem Benzin-Hybrid Lexus GS 300h. Der kommt mit nahezu identischen Abmessungen inklusive einiger Luxus-Features wie „Lane Keep Assist“ und Metallic-Lackierung wie der Mirai auf einen Preis von etwa 65.000 Euro. Das seien zwar immer noch rund 13.000 Euro mehr, aber bedingt durch die innovative Antriebstechnik und der Kleinserienproduktion rechtfertige sich der Preis des Brennstoffzellen-Fahrzeugs.

Fast vollständig CO2-neutral

Der Erfolg der Brennstoffzellen als idealer Energielieferant für den Elektroantrieb im Auto wäre aus ökologischer Sicht zu wünschen. Fast vollständig CO2-neutral gelingt dies, wenn regenerative Energiequellen wie Windkraft und Solarenergie zur Gewinnung von Wasserstoff genutzt werden. Denn die herbe Seite des Charmes von H2 ist, dass das häufigste chemische Element auf Erden nicht wie die Primär-Energieträger Mineralöl, Erdgas und Kohle direkt vorkommt, sondern als Sekundär-Energieträger erst erzeugt werden muss.

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Ein Kilogramm H2 für 100 Kilometer

„Wir werden in der Energiewende an Wasserstoff als Energieträger nicht vorbeikommen“, sagte Werner Diwald von Performing Energy, dem „Bündnis für Windwasserstoff“ in dem sich zahlreiche namhafte Unternehmen, Verbände und Institute engagieren. Diwald, er ist auch Vorstandsvorsitzender des ­Deutschen Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Verbandes (DWV), betonte in München, dass „der Überschuss an Windkraft der Treiber für die H2-Produktion aus Elektrolyse ist“. Allein die 18 in Deutschland zur Erprobung bestehenden und im Aufbau befindlichen kleinen sogenannten „Power-to-Gas“-Anlagen kommen auf eine Jahresproduktion von 75 Tonnen H2. Bei einer durchschnittlichen Jahresfahrleistung von etwa 12.500 Kilometer könnten damit jährlich rund 600.000 H2-Bennstoffzellenautos fahren, denn ein Kilogramm H2 reicht für 100 Kilometer Fahrtstrecke.

50 H2-Tankstellen bis Ende 2016

Die laufenden Initiativen von Industrie und Bundesregierung bei H2 greifen, so Diwald. „Ende 2016 werden wir bereits 50 H2-Tankstellen haben.“ Reine Batterie-Elektroautos wären ideal für die Städte, so der Experte, aber für Strecken bis 500 Kilometer wegen des häufigeren „Nachtankens“ den Brennstoffzellen-Hybrid-Pkw unterlegen. „Am Ende zählen die 20 Minuten, die das H2-Auto schneller von der Tankstelle weg ist.“

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