Die Preise für Benzin und Diesel sind zwar jüngst gesunken, aber nach wie vor belasten die Ausgaben Haushalte und Unternehmen stark. Verbrennungsmotoren, die große Mengen des schädlichen Kohlendioxids ausstoßen, werden zudem mit verbrauchsabhängiger KFZ-Steuer bestraft. So suchen viele Autofahrer nach kostengünstigen und umweltverträglichen Alternativen. Reicht da schon der Wechsel zu einem Spar-Modell? Oder muss es gar der Wechsel zu einer ganz neuen Technik sein?

Auch BMW stellt sich diese Fragen und entwickelt neue Technologien. So will der bayrische Automobilhersteller auf Technikansätze wie Wassereinspritzung, die Hybrid-Technologie und Brennstoffzellentechnik setzen. Auf dem firmeneigenen Testgelände im südfranzösischen Miramas ließen sich die Entwickler des Premium-Produzenten hinter die Kulissen blicken.

Forschungsfahrzeug 1

Der BMW 2er Active Tourer Plug-in-Hybrid Prototyp

Erfahrungsgemäß bewegt ein Deutscher sein Auto nicht mehr als 30 Kilometer am Tag. Der BMW 2er Active Tourer kann bis zu 38 Kilometern rein elektrisch zurücklegen. Bei den sogenannten Plug-in-Hybrid-Modellen werden Verbrennungs- und Elektromotoren miteinander kombiniert, zudem kann ein leistungsstarkes Akku an Stromquellen (klassische Steckdosen oder Ladestationen) aufgeladen werden. Bei diesem BMW-Prototyp treibt ein Dreizylinder-Turbobenziner die Vorderräder an. Die Kraft des Elektromotors wird auf die Hinterräder geleitet. Daraus entsteht ein Allradsystem – ähnlich dem Hybrid-Sportwagen BMW i8, hier nur in gespiegelter Form. Ein Hochvoltgenerator wurde platzsparend unter den Sitzen im Vorderwagen versteckt. Der Innenraum erfährt keine technik-bedingten Einschränkungen. Deutlich reduzierte Verbrauchs- und Emissionswerte bei vergleichbarer Leistung sind im Vergleich zu herkömmlich angetriebenen Modellen das Ergebnis dieser Kombination. Der Prototyp des 2er Active Tourer Plug-in-Hybrid beschleunigt in etwa 6,5 Sekunden von null auf 100 km/h und wird im EU-Testzyklus für Plug-in-Hybrid-Fahrzeuge einen Durchschnittsverbrauch von etwa zwei Liter je 100 Kilometer erreichen. Das entspricht CO2-Emissionen von weniger als 50 Gramm je Kilometer. Bei der Berechnung dieser Norm wird jedoch davon ausgegangen, dass die Gewinnung des verbrauchten Stroms CO2-neutral erfolgt ist. Der 1,5 Liter-Turbo-Benziner leistet 136 PS und 220 Newtonmeter. Ein Hochvoltgenerator an der Vorderachse steuert 15 Kilowatt bzw. 150 Newtonmeter bei. Der E-Motor an der Hinterachse weitere 65 kW (88PS) bzw. 165 Newtonmeter. Die Systemleistung soll in Summe bei rund 220 PS liegen. Das Gepäckraumvolumen des BMW 2er Active Tourer Plug-in-Hybrid Prototyp ist identisch mit dem des konventionell angetriebenen  Modells. Selbst das Staufach unter dem  Ladeboden bleibt erhalten. Dieses Modell dürfte in Kürze schon als Serienfahrzeug bestellbar sein.

Forschungsfahrzeug 2

BMW 1er Drei-Zylinder-Turbobenziner-Prototyp mit Wassereinspritzung

Eine direkte Wassereinspritzung erzeugt einen Kühleffekt. BMW will künftig seine Motoren mit der direkten Wassereinspritzung ausrüsten, um so den Verbrauch zu senken und vor allem die Leistung zu erhöhen. Diese Innovation scheint kinderleicht. Bei hohen Drehzahlen kühlt ein Wassersprühnebel die Motortemperatur im Verbrennungsprozess herunter, was  zu einer höheren Leistung führen soll.
Eingebaut hat BMW die Wassereinspritzung in das Safety Car für die MotoGP, das auf dem in Serie 431 PS starken BMW M4 basiert. Neu ist die Technik zwar nicht, der Saab 99 Turbo, der bis Mitte der Achtzigerjahre produziert wurde, war bereits serienmäßig mit einer Wassereinspritzung ausgerüstet. Schon die Schweden erzielten durch direkte Wassereinspritzung die Kühlwirkung, die eine deutliche Steigerung der Leistung erzeugt. Der Kraftstoffverbrauch wird vor allem bei hohen Geschwindigkeiten reduziert und damit natürlich auch  der Durchschnittsverbrauch. Übrigens: Das Nachfüllen von  Wasser ist für diesen Prozess nicht nötig, weil dafür das Kondenswasser aus der Klimaanlage verwendet wird. Clevere Lösung! Diese Technik könnte schon im kommenden Jahr in einem Serienmodell zu finden sein.

Forschungsfahrzeug 3

BMW 5er Gran Tourismo mit wasserstoff-gespeister Brennstoffzelle

Technologisch ist das der wohl stärkste Ansatz, denn er könnte das Autofahren revolutionieren. Größtes Problem aktuell: Voraussetzung für eine erfolgreiche Einführung  von Fahrzeugen mit Wasserstoff-Brennstoffzellen-Antrieb ist der Aufbau einer Infrastruktur mit Wasserstoff-Tankstellen. Lediglich ein Dutzend Zapfsäulen lassen sich in Deutschland aktuell öffentlich verfügbar finden. Fünfzig Tankstellen sollen noch in diesem Jahr entstehen. Bis 2023 sollen in Deutschland  400 Wasserstofftankstellen zur Verfügung stehen. Leider noch immer zu wenig. Denn um eine zufriedenstellende Abdeckung zu erreichen, müssen es hierzulande rund 1.000 werden. Hier müssten Politik und Wirtschaft eine konzertierte Aktion starten, die über das bislang geplante Maß deutlich hinausgeht.
Zur Technik: Bei Wasserstoff-Fahrzeugen wird der für den Elektromotor nötige Strom erst an Bord durch eine chemische Reaktion des Wasserstoffs produziert. Wesentlicher Vorteil: Die langen Ladezeiten von E-Mobilen und ihre geringen Reichweiten wären Vergangenheit. Denn Volltanken ist mit Wasserstoff in knapp fünf Minuten möglich. Reichweiten bis zu 500 Kilometer sind machbar.  Auch die Sicherheitsfragen scheinen gelöst. Zusammen mit dem neuen BMW-Partner Toyota wurde die Brennstoffzelle entwickelt, die den Wasserstoff in elektrische Energie und Wasserdampf umwandelt. Aus dem Auspuff entweicht dann lediglich noch dieser Wasserdampf. Keinerlei belastende Abgase. Tolle neue Welt. Ein Kilogramm Wasserstoff reicht für etwa 100 Kilometer. Toyota gibt für sein Wasserstoffauto „Mirai“, mit dem der japanische Hersteller schon in Serie geht, einen offiziellen Verbrauchswert von 0,76 kg/100 km an. Allerdings ist die Erzeugung von Wasserstoff energie-intensiv. Um eine umweltverträgliche Produktion und ein gesamtheitlich umweltfreundliches Fahren zu gewährleisten, muss die Energie für die Wasserstoffgewinnung CO2-neutral erfolgen.