Umfangreiche Forschungen an den Antrieben der Zukunft:

Tucson mit Brennstoffzellenantrieb beweist hohe Leistungsfähigkeit

• Jüngster Technologieträger knüpft an Santa Fe-Erfolge an
• Alternativantriebe von Hyundai seit Anfang der 90er Jahre im Einsatz
• Hybridtechnik im Getz hat Serientauglichkeit erreicht

Neckarsulm. Zu einem der weltweit führenden Entwickler zukunftsträchtiger Alternativantriebe hat sich seit den 90er Jahren der koreanische Automobilhersteller Hyundai entwickelt. Das belegt unter anderem ein aktueller Erfolg bei der ersten Europäischen Rallye für Brennstoffzellen- und Hybridfahrzeuge im April 2005 in Monaco: Mit einem Tucson FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle: Brennstoffzellenfahrzeug) gingen Ingenieure des Unternehmens mit Sitz in Seoul an den Start und beendeten die hochkarätige Konkurrenz nach 410 Kilometern auf dem zweiten Platz. Dabei benötigte der Forschungswagen auf Basis des kompakten SUV nur 5,2 Kilogramm Wasserstoff.

Mit der Podiumsplatzierung auf der Strecke von Lugano nach Monte Carlo fügt die Anfang 2005 vorgestellte zweite Generation eines Brennstoffzellenfahrzeugs auf Basis des City-roaders den Forschungsprojekten von Hyundai einen weiteren Erfolg hinzu: Zuvor erhielt beispielsweise der Santa Fe FCEV in den Jahren 2001 und 2003 bereits mehrere Goldmedaillen bei der Michelin Challenge Bibendum. Das 1998 ins Leben gerufene „Informationsforum für zukunftsweisende Antriebstechnologien“, so der Untertitel, gilt als weltweit größter Wettbewerb für umweltverträgliche Fahrzeuge.

Forschungsauftakt: Elektrofahrzeug auf Basis des Sonata

Die Arbeit an alternativen Antriebskonzepten startete Hyundai zu Beginn der 90er Jahre mit einem Elektrofahrzeug auf Basis der Mittelklasselimousine Sonata. Besaß dieser Sonata EV (Eletric Vehicle: Elektrofahrzeug) noch eine Blei-Säure-Batterie, zeichnete den Nachfolger 1993 eine sowohl umweltfreundlichere wie auch leistungsstärkere Nickel-Metall-Hybrid-Batterie aus - eine Technologie, die auch bei späteren Hybrid- und Brennstoffzellenfahrzeugen von Hyundai als Speichersystem zum Einsatz kam. Dem Sonata von 1993 folgten noch eine Reihe weiterer Versuchsträger: 1996 präsentierte Hyundai eine Elektrovariante des Kompaktwagens Accent, ein Jahr darauf fand die Antriebseinheit bereits Platz im Microvan Atos, und im Jahr 2000 schließlich stellte das koreanische Unternehmen einen Santa Fe mit strombetriebenem Antriebsaggregat vor.

Durchbruch: Hybridtechnik nutzt fossile Energie effizienter aus

Die langjährige Forschung an Elektromotoren und Speicherbatterien insbesondere zur Steigerung von Leistungsfähigkeit und Reichweite mündete in einer ganzen Reihe neuer Konzepte wie Brennstoffzellen- oder Hybridfahrzeugen. Schon 1995 zeigte der Automobilhersteller mit der Studie FGV-1 das erste von einem Benzin- wie Elektromotor angetrieben Automobil. Ihm folgte 1999 mit dem FGV-2 eines weiteres Konzeptfahrzeug, ehe im Jahr 2000 im Hyundai County die Technik erstmals in einem Serienfahrzeug vorgestellt wurde. Bot der koreanische Bus noch keinerlei Beschränkung im Hinblick auf den zur Verfügung stehenden Platz für die doppelte Antriebseinheit, gelang es den Hyundai-Ingenieuren zwei Jahre später, mit dem Click HEV (Hybrid Electric Vehicle: Hybrid-Elektrofahrzeug), der auf dem Heimatmarkt vertriebenen Version des Getz, die zukunftsträchtige Technologie in einem in Großserie gefertigten Kleinwagen unterzubringen.

Die Karosserie dieses Versuchsträgers birgt innovativste Technik: Während unter der Motorhaube ein 1,6-Liter-Vierzylinder-Benziner mit 77 kW (105 PS) arbeitet, steuert ein von einer unter dem Kofferraumboden im Heck des Fünftürers untergebrachten Batterieeinheit gespeister Elektromotor weitere 12 kW Leistung bei. Das mit Strom betriebene Aggregat schaltet sich beim Anfahren zu und entlastet so den Ottomotor. Auch einen alleinigen Elektrobetrieb, etwa bei langsamer Stadtfahrt, ermöglicht das automatische System. Selbst beim Bremsen arbeitet die Anlage: Die beim Bremsen entstehende Energie wird in die Batterie zurückgespeist. Ein Aufladen der Speicher etwa an der Steckdose ist überflüssig. Hybridkonzepte gelten als wahrscheinlichste Lösung, um den Verbrauch von Benzinern weiter zu senken und damit einen wichtigen Beitrag zur Verringerung der bei Verbrennungsvorgängen auftretenden Kohlendioxid-Emissionen zu erzielen. CO2 gilt als einer der Hauptverursacher der Erderwärmung, zahlreiche Staaten haben sich deshalb dazu verpflichtet, ihre Ausstöße zum Teil erheblich zu reduzieren. Der Hyundai Click HEV auf Basis des Getz kann dazu einen wichtigen Beitrag leisten: Der Ideenträger, dessen Antriebskraft über ein stufenloses CVT-Automatikgetriebe an die Vorderräder geleitet wird, bietet eine um 40 Prozent effektivere Kraftstoffnutzung als ein herkömmlicher Wagen dieses Typs. Einbußen bei der Leistungsfähigkeit müssen nicht hingenommen werden: In 10,9 Sekunden beschleunigt der zukunftsträchtige Kleinwagen aus dem Stand auf Tempo 100. Darüber hinaus ist er bis zu 188 km/h schnell.

Die Hybridtechnik wird auch für den Einsatz in anderen Fahrzeugen vorbereitet: Der Portico beispielsweise, innovative Studie eines sechssitzigen Familienvans mit neuen Variationsmöglichkeiten im Innenraum, kann sowohl einen 110 kW (136 PS) starken Elektromotor zum Antrieb der Vorderräder als auch ein 60 kW (83 PS) leistender Verbrennungsmotor, der die Hinterräder antreibt, aufnehmen.

Vision: Brennstoffzelle soll herkömmliche Kraftstoffe ablösen

Während die Hybridtechnik einen wichtigen Beitrag dazu leisten kann, Energie aus fossilen Brennstoffen in Zukunft effektiver einzusetzen und bei Hyundai kurz vor der Serienfertigung steht, arbeiten die Techniker und Ingenieure des größten koreanischen Automobilherstellers auch an der Weiterentwicklung der Brennstoffzellentechnik. Diese Antriebstechnik, bei der durch die Zusammenführung von Wasserstoff und Sauerstoff Strom, Wärme und Wasser entstehen, könnte bei einer Serienfertigung ganz auf den Einsatz aus Erdöl gewonnener Kraftstoffe verzichten. Zudem fallen keinerlei schädliche Abgase an: Einzig Wasserdampf tritt als Emission aus. Seit 1997 bereits forscht Hyundai an dieser Technologie und hat sich dazu mit führenden internationalen Systemanbietern zusammengetan. Unter anderem zählt die Firma International Fuel Cells zu den Partnern. Das Unternehmen steuert seine Technologie auch für die bemannten Weltraummissionen der USA bei. Hyundai ist zudem einer von sechs in der California Fuel Cell Partnership zusammengeschlossenen Automobilherstellern. Die Kooperation aus Firmen und öffentlichen Institutionen untersucht die Möglichkeiten zur Einführung der Brennstoffzellentechnologie, führt zahlreiche Langzeittests durch und erforscht darüber hinaus die technischen Möglichkeiten, Wasserstoff an Bord eines Fahrzeugs sicher zu bevorraten.

Speichertechnik: Hoher Druck bringt große Reichweite

Das erste von Hyundai entwickelte Brennstoffzellenfahrzeug, der Santa Fe FCEV, wurde 2001 vorgestellt. Ohne das Raumangebot für Insassen und Gepäck wesentlich zu beeinträchtigen, wurde die neue Technik vorwiegend im Boden des Sportsroaders untergebracht. Unter der Motorhaube findet sich ein 65 kW starker Elektromotor, der vom Herz des Antriebsystems, der Brennstoffzelle, mit Elektrizität versorgt wird. Die Brennstoffzelle wird gespeist von einem im Heck angeordneten Wasserstofftank, der den Energieträger mit dem ungewöhnlich hohen Druck von bis zu 5.000 psi (pounds per square inch) bevorratet. Dadurch bietet das Forschungsfahrzeug eine ausgedehnte Reichweite von bis zu 160 Kilometern. Der Santa Fe FCEV der ersten Generation beschleunigt in 17 Sekunden von null auf 100 km/h und ist bis zu 124 km/h schnell unterwegs - Folge auch des konsequenten Leichtbaus: Durch den weitgehenden Einsatz von Aluminium in der Karosserie bringt der Fronttriebler nur 1.620 Kilogramm auf die Waage und liegt damit auf dem Niveau eines Santa Fe-Serienmodells. Für seine niedrigen Emissionen und sein geringes Geräuschniveau erhielt der Santa Fe FCEV bei der Michelin Challenge Bibendum im Jahr 2001 je eine Goldmedaille, für sein Fahrverhalten im Slalomtest sowie seinen effizienten Energieeinsatz zudem je eine Silbermedaille. Erfolge, die der Technologieträger zwei Jahre später wiederholen konnte: Bei dem international angesehenen Wettbewerb erhielt der Hyundai 2003 erneut zweimal Gold und einmal Silber.

Gleich fünf Auszeichnungen gingen darüber hinaus an den Santa Fe FCHEV (Fuel Cell Hybrid Electric Vehicle: Brennstoffzellen-Hybridfahrzeug): Im Gegensatz zu seinem Bruder verfügt der 2002 vorgestellte Technologieträger außerdem über eine Batteriespeichereinheit, die im Kofferraum ihren Platz findet. Die beim Bremsen des Fahrzeugs entstehende Energie kann so zurückgewonnen werden und zusätzlich zur Brennstoffzelle Elektrizität bereitstellen. Vor allem beim Beschleunigen und während langsamer Fahrt in der Stadt kommt der Batteriespeicher zum Einsatz. Der positive Effekt: Der Santa Fe FCHEV arbeitet noch effizienter als der FCEV-Variante, verfügt deshalb über eine Reichweite von bis zu 180 Kilometern. Die hohe Energieausnutzung und die geringen Emissionen wurden 2003 jeweils mit einer Goldmedaille bei der Michelin Challenge Bibendum belohnt.

Härtetest: Tagelanger Frost ist kein Problem

Während die beiden zukunftsträchtigen Versuchsträger auf Santa Fe-Basis ihre Leistungsfähigkeit vor allem bei Wettbewerben unter Beweis stellten, kommt die jüngste Generation eines Brennstoffzellenfahrzeugs auf Basis des Tucson auch im harten Alltag zum Einsatz: Im Rahmen eines mehrjährigen Flottenversuchs in den USA soll die hochmoderne Technik ihre Alltagstauglichkeit beweisen. Zudem stehen Sicherheit und Zuverlässigkeit der Technologie auf dem Prüfstand. Der Tucson FCEV hat gegenüber seinem Vorgänger Santa Fe in allen Bereichen zugelegt. Die vom Unterboden unter die Motorhaube gewanderte Antriebseinheit, deren Herzstück eine neue Lithium-Ionen-Polymer-Batterie ist, leistet nun 80 kW und beschleunigt den Versuchsträger bis auf 150 km/h. Dank eines auf 152 Liter gewachsenen Wasserstoffvorrats beträgt die Reichweite 300 Kilometer - rund das Doppelte des Vorläufers. Dennoch liegen Fahrzeuggewicht und Innenraumangebot des Forschungswagens auf dem Niveau des Serienmodells. Einen ersten Härtetest hat der Cityroader mit FCEV-Antrieb schon erfolgreich absolviert: Nachdem der Wagen fünf Tage bei einer Temperatur von minus 20 Grad abgestellt war, sprang er problemlos an.