69811 Mirai 150Die Vision von Toyota für eine nachhaltige Zukunft sieht in Wasserstoff ein sinnvolles und ausreichend verfügbares Medium, um Energie zu speichern und zu transportieren. Die Technologie besitzt das Potenzial, den Verkehr komplett zu dekarbonisieren.

 

Toyota setzt auf Wasserstoff

Wasserstoff kann für Pkw und Lkw ebenso wie für Züge, Schiffe und Flugzeuge eingesetzt werden. Wasserstoff eignet sich als Energielieferant für Industriebetriebe, Unternehmen und Wohngebäude. Aus erneuerbaren Quellen gewonnene Energie lässt sich mit diesem Medium effizient speichern und dorthin befördern, wo sie benötigt wird.

Die Fakten

  • Zweite Generation der weltweit ersten Brennstoffzellen-Limousine
  • Neu entwickeltes Brennstoffzellen-System - kompakter und leichter
  • Neue GA-L-Plattform und optimierte Anordnung des Antriebsstrangs ermöglicht Installation eines dritten Wasserstofftanks
  • Reichweite des neuen Toyota Mirai (Wasserstoffverbrauch kombiniert 0,89 – 0,79 kg/100 km; Stromverbrauch kombiniert 0 kWh/100 km; 
    CO2-Emissionen kombiniert 0 g/km) legt um 30 Prozent zu und erreicht jetzt bis zu 650 Kilometer
  • Volltanken in weniger als fünf Minuten
  • Emotional-begehrenswertes Design und Fahrspaß

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Steigende Nachfrage nach Brennstoffzellen

1 69833 w4v8793 web lrMit ausgeweiteten Brennstoffzellen-Produktionskapazitäten will Toyota den Markt nun tiefer durchdringen als bisher. Bereits im Dezember 2020 hat das Unternehmen die Prognose formuliert, dass sich der weltweite Absatz von Brennstoffzellen-Systemen in naher Zukunft verzehnfachen wird. Der Mirai unterstützt diesen Trend mit einer höheren Leistungsfähigkeit der neuen Fahrzeuggeneration und einem attraktiven Verkaufspreis, der angesichts der günstigeren Herstellungskosten der Wasserstofftechnologie um gut 20 Prozent geringer ausfällt als bei der ersten Modellgeneration.

Zugleich gewinnt die Brennstoffzellen-Technologie durch ihre wachsende Alltagstauglichkeit stetig an Bedeutung: Viele Märkte bauen ihre Wasserstoff-Infrastruktur aus, die Zahl der Tankstellen steigt und immer mehr öffentliche Förderprogramme beschleunigen den Wandel hin zu einer sauberen und nachhaltigen Mobilität.

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Neuer Brennstoffzellen-Stapel

Die neue Brennstoffzelle und den Brennstoffzellen-Konverter FCPC (Fuell Cell Power Converter) hat Toyota speziell für den Einsatz in der GA-L-Plattform konzipiert. Alle Komponenten einschließlich Wasserpumpen, Zwischenkühler, Luftkonditionierer, Verdichter und Wasserstoff-Rezirkulation finden sich nun im Rahmen des Brennstoffzellen-Verbunds wieder. Bei gleichzeitig höherer Leistungsdichte zeichnen sie sich durch eine kleinere und leichtere Bauart aus. Den Platz zwischen der Brennstoffzelle und dem Gehäuse konnte Toyota durch ein Rotations-Schweißverfahren so weit reduzieren, dass auch das Behältnis kompakter ausfällt.

IMG 3784 h 250Die optimierten Komponenten innerhalb des Gehäuses wiegen gut 50 Prozent weniger, leisten aber dennoch zwölf Prozent mehr im Vergleich zur ersten Mirai Generation. Zugleich konnte Toyota ihre Anzahl und damit die Menge notwendiger Systemverbindungen reduzieren. Dies spart neben Gewicht auch wertvollen Bauraum ein – so etwa für die kompakter gestaltete Ansaugung. Sie wurde neu positioniert und ermöglicht auf diese Weise die optimierte Form des Gaskanal-Separators. Innovative Materialien für die Elektroden kommen hinzu.

Zugunsten der ausgewogenen 50:50-Gewichtsverteilung zwischen den Achsen ist im Mirai der zweiten Generation der kompaktere Brennstoffzellen-Stapel nun unter der Motorhaube untergebracht – zuvor befand diese Einheit sich unterhalb der Vordersitze. Der Brennstoffzellenstapel besteht nun aus 330 anstelle von 370 Zellen, stellt mit einer spezifischen Leistungsdichte von 5,4 kW pro Liter aber trotzdem einen neuen Spitzenwert auf. Die Maximalleistung steigt von 115 kW (155 PS) auf 130 kW (174 PS) (Wasserstoffverbrauch kombiniert 0,89 – 0,79 kg/100 km; Stromverbrauch kombiniert 0 kWh/100 km; CO2-Emissionen kombiniert 0 g/km). Das Verhalten bei Kälte hat Toyota ebenfalls verbessert: Die Brennstoffzelle, für die fortan ein Festpolymer zum Einsatz kommt, startet nun selbst bei Außentemperaturen von bis zu minus 30 Grad Celsius.

Die Brennstoffzellen-Einheit umfasst darüber hinaus einen DC-DC-Konverter (Gleichstrom-Gleichstrom) und modulare Hochspannungskomponenten. Dank modernster Technologien fallen sie 21 Prozent kleiner aus als das aktuelle System, das Gewicht sank um 2,9 auf 25,5 Kilogramm. Bei den Transistoren der Intelligent Power Modules (IPM) setzt Toyota erstmals auf die nächste Generation von Siliziumkarbid-Halbleitern. Sie verbessert die Leistungsabgabe und reduziert Leistungsverluste, obwohl weniger Transistoren zum Einsatz kommen. Im Umkehrschluss kann hierdurch der gesamte Brennstoffzellen-Konverter FCPC kleiner dimensioniert werden.

Von der Größen- und Gewichtsminimierung profitieren auch weitere Elemente des Brennstoffzellen-Stapels. Der auf geringen Druckverlust ausgelegte Lufteinlass enthält schallabsorbierendes Material. Gemeinsam mit dem Schalldämpfer verhindert er, dass störende Geräusche in den Fahrgastraum eindringen. Der Auslass besteht aus einem Harzrohr, das eine große Menge Luft und Wasser abführen kann. Insgesamt baut das komplette Luftsystem fast 30 Prozent kompakter als beim aktuellen Mirai und wiegt mit einer Gewichtsersparnis von 34,4 Prozent über ein Drittel weniger.

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Lithium-Ionen-Batterie mit Hochvolt-Technologie

Der neue Toyota Mirai setzt auf eine Lithium-Ionen-Hochspannungsbatterie mit 84 Zellen. Sie ersetzt die Nickel-Metallhydrid-Batterie des Vorgängermodells und verfügt trotz ihrer kleineren Abmessungen über eine größere Energiedichte, wodurch sie eine höhere Leistungsabgabe mit einer besseren Ökobilanz vereint. Ihre Nominalspannung beträgt 310,8 Volt anstatt 244,8 Volt bei einer von 4,0 Ah auf 6,5 Ah gesteigerten Kapazität. Während das Gewicht von 46,9 auf 44,6 Kilogramm sank, stieg die Spitzenleistungsabgabe von 25,5 kW mal zehn Sekunden auf 31,5 kW mal zehn Sekunden.

Die Batterie findet dank ihrer raumsparenden Bauweise hinter den Rücksitzen Platz, ohne das Ladevolumen des Kofferraums einzuschränken. Diskret angebrachte Lufteinlässe seitlich neben den Rücksitzen optimieren die Luftführung.

Wasserstofftank erfüllt höchste Sicherheitsstandards

IMG 3775 h 250Der Mirai verfügt über eine durchdachte Sicherheitsstruktur, die im Falle einer Kollision sowohl die Fahrzeuginsassen als auch den Brennstoffzellen-Stapel und die Wasserstoffspeicher bestmöglich schützt. Der robuste Karosserierahmen minimiert Verformungen an der Fahrgastzelle, die bei einem Aufprall entstehenden Kräfte werden wirkungsvoll absorbiert und abgeleitet. Der Brennstoffzellen-Stack besitzt integrierte Aluminiumelemente. Energieabsorbierende Komponenten an ihrer Vorderseite mildern die Folgen eines Aufpralls zusätzlich ab und tragen somit ebenfalls zur vorbildlichen passiven Sicherheit bei.

In dem sehr unwahrscheinlichen Fall, dass Wasserstoff aus einem Tank entweicht, erkennen die verbauten Sensoren dies sofort und alarmieren den Fahrer umgehend über eine Warnleuchte im Instrumenten-Display. Da sich alle drei Tanks im Toyota Mirai außerhalb der Fahrgastzelle befinden, verflüchtigen sich eventuell austretende Gase rasch, ohne dass die Passagiere mit ihnen in Kontakt geraten.

Mit Harz ausgekleidete Innenseiten der Tanks verhindern zusätzlich ein sehr unwahrscheinliches Austreten von Wasserstoff. Hinzu kommt eine Schicht aus leichtem und äußerst widerstandsfähigem Kohlefaserharz auf der Außenseite. Im unwahrscheinlichen Fall eines Brandes oder einer erhöhten Temperatur im Inneren der Tanks lässt ein Sicherheitsventil den Wasserstoff kontrolliert ab.

Ausstattungsvarianten

Alle Versionen des neuen Toyota Mirai spiegeln den hohen technologischen Anspruch des Fahrzeugs im Hinblick auf Reisekomfort, Infotainment, Konnektivität und Stil wider. In Deutschland bietet Toyota die elegante Limousine in den Ausstattungslinien Mirai, Executive und Advanced an.

Die ab 63.900 Euro erhältliche Einstiegsvariante rollt auf 19 Zoll großen Leichtmetallrädern in Silber, ihre LED-Scheinwerfer sichern mit automatischem Fernlichtsystem eine optimale Ausleuchtung der Straße ohne Blendung anderer Verkehrsteilnehmer. Eine fernbedienbare Zwei-Zonen-Klimaanlage sowie elektrisch verstell- und beheizbare Vordersitze mit höhenverstellbarem Fahrersitz kennzeichnen den Innenraum. Das Multimediasystem mit Navigation wird über einen 12,3 Zoll großen Touchscreen bedient und steuert das JBL Soundsystem mit 14 Lautsprechern an. Fahrzeugdaten erscheinen auf einem 8-Zoll-Informationsdisplay. Der Mirai lässt sich per Smart-Key-System entriegeln und starten.

Kommentar

Wasserstoffautos sind umstritten. Für die einen sind es die Heilsbringer, weil sie sauber unterwegs sind und das Auto schnell befüllt ist. Einziger Kritikpunkt: Das Tankstellennetz ist nicht dicht genug.

Für die anderen ist das „echte“ Elektroauto die Zukunft, weil für die Wasserstofftechnik vergleichsweise viel Energie benötigt wird. Wo der Weg hingehen wird, entscheidet auch der Kunde.

Wir sind schon 2005 Wasserstoffautos gefahren (s.a. Lautlos und unsichtbar). Die Technik ist perfekt, der energetische Aufwand hoch, die Tankstellendichte niedrig. Aber tanken in 5 Minuten und dann etwa 500 Kilometer Reichweite zu haben, das ist genial. Wir hoffen noch Mitte 2021 den neue Toyota Mirai vorstellen zu können. Leider gibt es bei uns im Umkreis von etwa 65 km nur zwei H2-Tankstellen.

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Fotos © 2020 Toyota Presse, © Redaktionsbüro Kebschull

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