Hydrogen-Lkw im Drag-Rennen in der Arizona-Wüste
Das Befüllen eines Wasserstofftanks ist dem Befüllen eines gasbetriebenen Autos in Bezug auf das grundlegende Erlebnis und die benötigte Zeit sehr ähnlich. Das war bisher eine große Barriere für Elektrofahrzeuge; 20 Minuten oder mehr pro Ladevorgang auf einer Roadtrip sind nicht annähernd so attraktiv wie das Anhalten an eine Tankstelle und in wenigen Minuten weiterzufahren. Hydrogen hat sich jedoch bislang nicht als groß angelegte Lösung durchgesetzt, größtenteils aufgrund der Finanzierung, auch wenn das US-Energieministerium sagt, es habe 'mehrere Vorteile gegenüber konventionellen Technologien, die derzeit in vielen Kraftwerken und Fahrzeugen verwendet werden'. Im Dezember kündigte Toyota an, seine US-Wasserstoffinfrastruktur durch Investitionen in FirstElement Fuel auszubauen, den größten Einzelhändler für Wasserstoff-Tankinfrastruktur in Kalifornien. Der Automobilhersteller hat in den letzten 30 Jahren an Wasserstoff-Brennstoffzellen geforscht und entwickelt; in Gardena, Kalifornien, gibt es sogar einen Campus, der sich ausschließlich der Wasserstoffforschung widmet. Während es Brennstoffzellentechnologien seit 2001 verfeinert, wurde der Campus 2024 in das Toyota North American Hydrogen Headquarters (H2HQ) umbenannt.
In This Article:
- Toyota investiert in die Wasserstoffinfrastruktur in den USA
- Mirai, Kalifornien und das Arizona-Testgelände
- Wasserstoff – Grundlagen und Funktionsweise
- Aufbau und Sicherheit einer Brennstoffzelle
- Sicherheit, Sensoren und Tankabsperrung
- Tri-gen System – erneuerbare Energie, Wasserstoff und Wasser
- Tri-gen – Emissionen, Wasser und Auszeichnungen
- Skepsis und die Reise eines Journalisten
- H2-Overland Konzept und Zukunftsvision
- Best of What’s New 2025 und der Autor
Toyota investiert in die Wasserstoffinfrastruktur in den USA
Im Dezember kündigte Toyota seine Absicht an, die US-Wasserstoffinfrastruktur durch eine Investition in FirstElement Fuel auszubauen, den größten Einzelhandelsanbieter für Wasserstoff-Tankinfrastruktur in Kalifornien. Der Automobilhersteller hat in den letzten 30 Jahren an Wasserstoff-Brennstoffzellen geforscht und entwickelt; tatsächlich betreibt Toyota in Gardena, Kalifornien, einen Campus, der der Wasserstoffforschung gewidmet ist. Während es Brennstoffzellentechnologien seit 2001 verfeinert, wurde der Campus 2024 in das Toyota North American Hydrogen Headquarters (H2HQ) umbenannt.
Mirai, Kalifornien und das Arizona-Testgelände
Toyota debütierte den wasserstoffbetriebenen Mirai-Sedan im Jahr 2015, doch bislang ist er lediglich in Kalifornien erhältlich, dem einzigen Ort im Land, an dem Wasserstofftankstellen für Pkw verfügbar sind. Auf dem Arizona-Testgelände testet Toyota außerdem seine schweren Brennstoffzellen-Lkw der Klasse 8 und lässt sie gegen ihre Diesel-Geschwister antreten. Ich hatte die Gelegenheit, bei zwei separaten Testläufen im FCEV und im Diesel-Sattelzug Beifahrer zu sitzen, und der Wasserstoff-Lkw ist deutlich sauberer, schneller und spuckt Wasser aus dem Auspuff statt schädliche Abgase. Dennoch bleibt es ein langer Weg, die übrige Nation zur Einführung von Wasserstoff zu bewegen.
Wasserstoff – Grundlagen und Funktionsweise
Mit dem Symbol H und der Ordnungszahl 1 ist Wasserstoff das leichteste und am häufigsten vorkommende Element im Universum. Es kann durch Dampf-Methan-Reformierung, Elektrolyse, Biomasse-Gasifikation und Wasserstoff-Trennung erzeugt werden. Brennstoffzellen erzeugen Strom durch eine elektrochemische Reaktion, nicht durch Verbrennung, und werden genutzt, um Energie für Privathaushalte, Unternehmen und den Verkehr bereitzustellen. Sie müssen nicht regelmäßig wie Batterien aufgeladen werden, sondern nur Zugang zu einer weiteren Brennstoffquelle.
Aufbau und Sicherheit einer Brennstoffzelle
Eine Brennstoffzelle besteht aus einer Anode, Kathode und einer Elektrolytmembran. Laut der in Washington, D.C.-ansässigen Fuel Cell & Hydrogen Energy Association ist so der Prozess: “Ich denke, viele Leute denken, es sei ein sehr komplexes System, aber es ist nur eine Batterie mit einer anodischen Kathode; die chemische Reaktion passiert still, während Sie Wasserstoff dem System zuführen,” sagt Debby Byrne, eine Executive Program Manager bei Toyota North America. “Es gibt keine beweglichen Teile, so profitieren Sie auch davon. Sie nehmen es nicht zur Wartung in die Werkstatt für Ölwechsel, und Sie haben weniger Verschleiß im Vergleich zu einem Kolbenmotor.” Öl- und gasbetriebene Fahrzeuge sind kein risikofreier Prozess. Benzintanks können gefährlich sein, wenn sie nicht aus hochwertigen Materialien und Prozessen hergestellt werden, und obwohl die Sicherheitsmaßnahmen sich weiterentwickelt haben, wirst du immer noch Warnungen über statische Elektrizität an Zapfsäulen in Amerika sehen. Öl ist teuer zu sammeln, aber die Infrastruktur und der Support ist gut etabliert.
Sicherheit, Sensoren und Tankabsperrung
Toyota nutzt die gleiche Detail- und Sicherheitsorientierung, wenn es um den Bau seiner Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge geht, wie bei seinen Gas- und Hybridautos, Lastwagen und SUVs. Außerdem erkennen Wasserstoffsensoren Leckagen oder eine Kollision; im Falle eines Unfalls sind die Ventile des Wasserstofftanks so konzipiert, dass sie sich schließen und verhindern, dass weiteres Wasserstoff entweicht.
Tri-gen System – erneuerbare Energie, Wasserstoff und Wasser
Wasserstoff ist saubere Energie, die mithilfe von Solarenergie, Wind und Biowaste produziert werden kann. Toyota und das in Connecticut ansässige FuelCell Energy starteten 2023 das erste Tri-gen-System, das Biogas aus einer nahegelegenen Abwasserbehandlungsanlage nutzt, um erneuerbare Elektrizität, erneuerbaren Wasserstoff und nutzbares Wasser zu erzeugen. Diese Produkte werden für Port-Fahrzeugprozesse bei Toyota Logistic Services Long Beach verwendet.
Tri-gen – Emissionen, Wasser und Auszeichnungen
Die Nutzung erneuerbarer Elektrizität hilft, mehr als 9.000 Tonnen erwarteter CO2-Emissionen pro Jahr zu reduzieren, während ungenutzter Strom an den lokalen Versorger zurückgeführt wird. Jeden Tag produziert die Tri-gen-Anlage bis zu 1.200 Kilogramm Wasserstoff pro Tag für Brennstoffzellenfahrzeuge, einschließlich großer Klasse-8-Sattelzüge, und recycelt etwa 1.400 Gallonen Wasser pro Tag. Dieser recycelte H2O wird verwendet, um Fahrzeuge, die direkt aus Japan geliefert werden, zu waschen, was den Wasserverbrauch des lokalen Werks reduziert. Nicht zuletzt wurde die Tri-gen-Anlage von Toyota und FuelCell Energy im Mai mit dem US Department of Energy’s 2025 Better Project Award ausgezeichnet. Der Better Project Award würdigt Innovation in Energie, Wasser und Abfallreduktions-Effizienz.
Skepsis und die Reise eines Journalisten
Toyota sieht es als Game-Changer für die Welt, doch es gibt Skeptiker und Zweifler. Toyota hat mich und eine ausgewählte Gruppe von Journalisten vor Kurzem zu einer Besichtigung seines 12.000-Acre großen Testgeländes in Arizona eingeladen, und Caleb Jacobs von The Drive trat als Skeptiker an und ging erleuchtet hervor, wenn auch nicht vollständig davon überzeugt, dass Wasserstoffkraft die Lösung ist. Es wurde klar, dass Toyota Wasserstoff als Lösung für eine Zukunft sieht, die dem Alltagsmenschen noch unklar ist.
H2-Overland Konzept und Zukunftsvision
Take Toyota’s H2-Overland concept, unveiled at the SEMA show in November, which collects and filters water produced by the fuel cell. Users can then use that replenishing water supply for non-potable functions like washing hands or dishes. “Imagine that same idea,” Jacobs says, “but with industrial generators and power supplies.”
Best of What’s New 2025 und der Autor
2025 PopSci Best of What’s New – Die 50 wichtigsten Innovationen des Jahres. Kristin Shaw hat seit 2022 über Autos bei Popular Science geschrieben. Sie sammelte umfangreiche Erfahrungen in den Bereichen Telekommunikation, Technik und Luftfahrt, bevor sie Automobiljournalistin wurde, die sich auf alles mit Rädern spezialisiert hat.
