TOYOTA

TOYOTA MIRAI

DER TOYOTA MIRAI ist die herausragende Innovation des vergangenen Jahrzehnts: Das japanische Brennstoffzellenfahrzeug landet im Ranking der 100 bedeutendsten fahrzeugtechnischen Neuerscheinungen des Center of Automotive Management (CAM) an der Spitze. Die viersitzige Limousine, die im Oktober auch auf den deutschen Markt rollt, wird mit Wasserstoff betrieben und stößt weder CO2- noch Schadstoffemissionen aus. Für seine Innovationswertung hat das in Bergisch Gladbach beheimatete CAM-Team um Prof. Dr. Stefan Bratzel mehr als 8.000 automobile Neuerungen aus den Jahren 2005 bis 2015 unter die Lupe genommen. Sie wurden nach ihrer Relevanz für Markt und Branche sowie ihrer Innovationsstärke bewertet. Klarer Sieger ist das erste serienmäßige Brennstoffzellenfahrzeug, das für ein breites Publikum erhältlich ist. Wasserstoff wird in der Brennstoffzelle in elektrische Energie umgewandelt, die den 113 kW/154 PS starken Elektromotor antreibt. Als Emission entsteht lediglich Wasserdampf. Trotzdem hat die 4,89 Meter lange Limousine mit rund 550 Kilometern eine ähnliche Reichweite wie konventionell angetriebene Fahrzeuge, auch der Tankvorgang dauert mit etwa drei Minuten nicht wesentlich länger.

TOYOTA MIRAI: Ein Brennstoffzellen-Fahrzeug verwendet Wasserstoff statt Benzin oder Diesel als Treibstoff. Den Antrieb übernimmt dabei ein Elektromotor, der mit Strom aus der chemischen Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff in einer Brennstoffzelle betrieben wird. Das einzige Abfallprodukt dieses Antriebs im Betrieb ist Wasserdampf. Es stößt dabei keine schädlichen Stoffe wie CO2, Schwefeldioxid (SO2) oder Stickoxide (NOX) aus. Neben dieser Emissionsfreiheit zeichnen sich Brennstoffzellen-Fahrzeuge durch ihre hohe Alltagstauglichkeit aus: Sie bieten eine hohe Reichweite und lassen sich schnell betanken.

TOYOTA betrachtet Brennstoffzellen-Fahrzeuge als den vielversprechendsten Weg zum umweltgerechten Automobil. Brennstoffzellenfahrzeuge bieten eine hohe Energieeffizienz, eine große Reichweite mit schneller Betankung und stoßen im Betrieb lediglich Wasser aus. Ihre Umwelttechnologie birgt ein großes Potenzial, weshalb man sie zu Recht als „ideale Umwelt-Autos“ bezeichnen kann. Dennoch benötigen sie eine spezielle Infrastruktur in Form von Wasserstofftankstellen, deren Netz weltweit seit 2015 ausgebaut wird. Die Zukunft der Brennstoffzellen-Fahrzeuge hängt davon ab, wie schnell dieser Ausbau voran schreitet.

BESTWERTE FÜR DEN TOYOTA MIRAI: Das erste Brennstoffzellenfahrzeug der Marke verbraucht kombiniert lediglich 0,76 kg Wasserstoff auf 100 Kilometern1. Dabei stößt er weder CO2 noch andere Schadstoffe aus. Die Treibstoffkosten liegen dabei mit 7,22 Euro2 auf erfreulich niedrigem Niveau. Angetrieben wird der ab Oktober auf dem deutschen Markt erhältliche Mirai von einem 113 kW/154 PS starken Elektromotor. Er bezieht seine Energie aus der effizienten Brennstoffzelle, die den Wasserstoff in der Reaktion mit Luftsauerstoff zu Strom umwandelt. Die 4,89 Meter lange Mittelklasse Limousine erzielt so, mit fünf Kilo Tankinhalt an Bord, eine Reichweite von über 650 Kilometern und ist zudem mit einem Fahrgeräusch von 69 dB sehr leise unterwegs. 

TOYOTA MIRAI: Gut, dass es jemanden gibt, der ausgetretene Pfade verlässt und neue Wege geht. So wie der Mirai, dessen Antrieb nur Wasserdampf ausstößt. Denn seine Brennstoffzellentechnologie wandelt Wasserstoff in elektrische Energie für den Motor um. So fährt der Mirai bis zu 500 km weit – und lässt sich in 3 min auftanken. Das Schöne daran: Diese Technologie gibt es heute schon in Großserie. Aber nur bei Toyota.

DER ALTERNATIVE ANTRIEB ist serienmäßig mit zahlreichen Komfortelementen kombiniert. Dazu gehören ein JBL Sound-System mit elf Lautsprechern und das sprachgesteuerte Navigationssystem „Toyota Touch2 & Go plus“. Für perfekte Straßenausleuchtung sorgen Bi-LED-Scheinwerfer, zwischen Abblend- und Fernlicht wechselt die Limousine automatisch. Beheizbar sind Lederlenkrad, Außenspiegel, die vorderen – aber auch die beiden Rücksitze

KOMMANDOZENTRALE: Zu den Komfortmerkmalen gesellen sich Fahrassistenzsysteme wie Toter-Winkel-Warner, ein Rückfahr- und ein Spurhalteassistent. Eine radarbasierte adaptive Geschwindigkeitsregelanlage und das Pre-Collision System runden das Sicherheitspaket ab. Eine Vielzahl optimierter Details trägt dazu bei, eine gute Übersicht vom Fahrersitz aus zu gewährleisten. Dazu zählen besonders dünne Wischerblätter, die die Sicht des Fahrers nicht einschränken. Auch die Anbringung der Scheibenwischer trägt diesem Gesichtspunkt Rechnung. Für herausragende Sicht nach vorn sorgen die optimierte Form der Karosseriesäulen und die Position der Außenspiegel an den Türen. Der blendfreie Innenspiegel fällt trotz größerer Spiegelfläche dank seiner rahmenlosen Konstruktion insgesamt kleiner aus als üblich.

AUSSTATTUNG: Dank einer elektrischen Sitzverstellung finden Fahrer und Beifahrer stets die optimale Position. Besonders komfortabel: Sitz und Lenkrad mit Memory Funktion fahren automatisch zurück, sodass der Fahrer bequem ein- und aussteigen kann. Der schaltbare ECO heat/cool-Modus gestattet eine vollautomatische und unabhängige Zweizonen-Klimatisierung von rechter und linker Fahrzeughälfte. Die Temperatur lässt sich dabei komfortabel an Fahrer- und Beifahrersitz einstellen. Speziell für die Klimatisierungsfunktion reduziert der schaltbare ECO-Modus den Kraftstoffverbrauch, ohne zugleich den Antrieb zu beeinflussen. Im ECO HI-Modus wird die Klimatisierungsleistung nochmals weiter zurückgefahren. Besonders auf Parkplätzen erweisen sich die elektrisch heranklappbaren Außenspiegel als praktisch, die jeweils automatisch beim Verriegeln und Öffnen der Türen automatisch betätigt werden. Smartphones, die zum kabellosen Qi-Ladestandard kompatibel sind oder Qi-kompatibles Zubehör aufweisen, lassen sich ganz einfach durch Ablegen im praktischen Smartphone Lade-Bereich in der Ablage der Mittelkonsole aufladen.

Die Toyota Designer verfolgten bis ins kleinste Detail kompromisslos eine hochwertige Qualitätsanmutung und einen ästhetischen Gesamteindruck. Weiche Pads auf der Blende des zentralen Kombinations-Instruments, der Armaturentafel, der Konsole, den Türverkleidungen und Tür-Armlehnen vermitteln ein angenehmes haptisches Erlebnis.

TOYOTA MIRAI: Zahlreiche funktionale und praktische Ablagen erleichtern es, Utensilien sicher und komfortabel mitzuführen. Dazu zählen vorn ein Ablagefach in der einstellbaren Armlehne der Mittelkonsole, Taschen in den vorderen Türen im A4-Format mit Getränkehaltern für bis zu 0,5 Liter große Flaschen, eine Dachkonsole für kleinere Gegenstände, Getränkehalter vorn und ein Handschuhfach. Im Fond finden sich unter anderem Ablagen in den hinteren Türen, Taschen an den Rückseiten der Vordersitze, ausfahrbare Getränkehalter zwischen den Rücksitzen und ein Ablagefach in der hinteren Mittelarmlehne.

EINE OPTIMALE SITZPOSITION zählte bei der Entwicklung des Mirai zu den zentralen Prioritäten. Neben dem in Höhe und Längsrichtung elektrisch einstellbaren Lenkrad sind Fahrer- und Beifahrersitz achtfach elektrisch einstellbar und weisen eine ebenfalls elektrisch einstellbare Lendenwirbel-Unterstützung auf. Eine Memory-Funktion speichert zwei verschiedene Einstellungen von Sitz, Lenkrad und Außenspiegeln. Der elektrische Komforteinstieg „Easy Entry“ erleichtert den Zugang des Fahrers. Zum Ein- und Ausstieg fährt der Fahrersitz hierbei automatisch ganz nach hinten, während das Lenkrad nach vorn und in die höchste Stellung rückt.

Dank der intelligenten Konstruktion der Hybrid-Batterie steht ein breiter, gut zugänglicher Gepäckraum mit einem Volumen von 361 Litern gemäß VDA-Standard zur Verfügung. Zahlreiche funktionale und praktische Ablagen erleichtern es, Utensilien sicher und komfortabel mitzuführen. Dazu zählen vorn ein Ablagefach in der einstellbaren Armlehne der Mittelkonsole, Taschen in den vorderen Türen im A4-Format mit Getränkehaltern für bis zu 0,5 Liter große Flaschen, eine Dachkonsole für kleinere Gegenstände, Getränkehalter vorn und ein Handschuhfach. Im Fond finden sich unter anderem Ablagen in den hinteren Türen, Taschen an den Rückseiten der Vordersitze, ausfahrbare Getränkehalter zwischen den Rücksitzen und ein Ablagefach in der hinteren Mittelarmlehne.

Das futuristische Karosserie- und Innenraumdesign des Mirai wird technologiebegeisterte Erstanwender faszinieren. Sein markantes äußeres Erscheinungsbild gibt einen Ausblick auf die Mobilität der Zukunft, während der Innenraum einen Look des „auf den ersten Blick erkennbaren neuen Werts“ verkörpert, wie er einem derart fortschrittlichen Fahrzeug zukommt.

Mit seiner auffälligen „Luft-in-Wasser“-Silhouette in der fließenden Form eines Wassertropfens bringt der Mirai die Einzigartigkeit des Brennstoffzellen-Antriebs zum Ausdruck. Der markante, tief ausgeformte hintere Stoßfänger verleiht dem Fahrzeug eine kraftvolle Heckansicht.

Der hintere Stoßfänger hinterlässt einen kraftvollen Eindruck von der Rückseite. Eine innovativ geformte Nebelschlussleuchte in der Form eines auf der Spitze stehenden Dreiecks sowie ein flossenförmiger Spoiler betonen die einzigartige Form des Stoßfängers.

Ein inhärenter Nachteil von Automobilen mit Brennstoffzellenantrieb besteht darin, dass für eine hohe Leistungsabgabe flüssiges Wasser innerhalb der Brennstoffzelle erforderlich ist. In Umgebungen, wo die Temperatur regelmäßig unter den Gefrierpunkt fällt, gefriert dieses Wasser jedoch, behindert den Luft- und Wasserstoff-Strom und reduziert dadurch die Leistung der Brennstoffzelle. Toyota hat bei der Entwicklung dafür Sorge getragen, dass sich der Mirai bei Temperaturen von bis zu -30 °C unter dem Gefrierpunkt starten lässt und bereits unmittelbar nach dem Start eine hohe elektrische Leistung zur Verfügung steht.

Der Toyota Brennstoffzellen-Antrieb TFCS (Toyota Fuel Cell System) zeichnet sich durch die weltweit modernste, kompakte Hochleistungs- Brennstoffzellen-Einheit aus. Die entscheidenden Schlüsseltechnologien des neuen Toyota Mirai sind zugleich die seit langem kultivierten Schlüsseltechnologien des Unternehmens selbst, nämlich die Bremsenergie-Rückgewinnung und die hoch effiziente Hybrid-Antriebstechnologie. Eine leistungsstarke Hybrid-Batterie steht zur Verfügung, um die Brennstoffzelle beim Anfahren und beim Beschleunigen zu unterstützen, wobei das Hybrid-System das optimale Zusammenspiel beider Energiequellen regelt.
BRENNSTOFFZELLEN-EINHEIT UND BATTERIE ZUR INTELLIGENTEN ENERGIEVERSORGUNG DES MOTORS: Der Mirai bildet damit ein Hybridfahrzeug mit einer Kombination aus Brennstoffzellen-Einheit und Batterie. Hybrid bedeutet eine Kombination von den Vorteilen zweier verschiedener Antriebsquellen. Umgangssprachlich bezieht sich der Begriff Hybridfahrzeug heute auf Fahrzeuge, mit der besonders effizienten und verbrauchsarmen Kombination aus einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor. Ein Brennstoffzellen-Hybridfahrzeug wie der Mirai setzt stattdessen auf die Kombination einer Brennstoffzellen-Einheit mit einer Batterie. Wie bei anderen Hybridantriebs-Technologien dient die Batterie dabei als Energiespeicher, stellt zusätzliche Energie zum Beschleunigen bereit und wird eingesetzt, um allgemein die Fahrleistungen zu verbessern und die Effizienz zu erhöhen.

DIE BETANKUNG - INTERNATIONAL GENORMTE SICHERHEITS-STANDARDS: Die Betankung ist ein kritischer Vorgang, da Menschen daran beteiligt sind, was aufgrund menschlicher Fehler immer Risiken beinhaltet wie etwa ein versehentliches Anfahren, während der Tankstutzen noch mit dem Fahrzeug verbunden ist. Solchen Risiken wirken mehrere Sicherheitsmaßnahmen entgegen. So weist die Düse am Ende des flexiblen Schlauchs der Wasserstoff- Zapfsäule einen mechanischen Koppelungsmechanismus auf, um eine optimale Verbindung zum Einfüllstutzen des Mirai zu gewährleisten. Der Tankvorgang kann nicht begonnen werden, bis diese Vorrichtung ordnungsgemäß eingerastet ist. Anschließend testet das System durch einen Druck-Impuls, ob Lecks im System zwischen der Tankstelle und dem Auto vorhanden sind. Sollte ein Leck festgestellt werden, wird die Betankung abgebrochen. Als drittes wird die Füllrate sorgfältig geregelt, um eine Überhitzung beim Wasserstofftransfer zu vermeiden. Temperatursensoren in den Wasserstoff-Tanks des Mirai, in der Betankungs-Düse und der Pumpe sind per Infrarotverbindung vernetzt und regeln die Durchflussrate entsprechend. Die international gültigen Normen SAE J2601, SAE J2799 und ISO 17268 beinhalten Sicherheits-Grenzwerte und technische Vorgaben für Wasserstoff-Zapfsäulen. Diese Kriterien umfassen die maximale Kraftstofftemperatur an der Einfülldüse, die maximal zulässige Füllrate und einen oberen Grenzwert der Drucksteigerungsrate.

UMFANGREICH GETESTET: Im Laufe der letzten zehn Jahre wurden hunderte von Brennstoffzellen- Hybridfahrzeugen sorgfältig in Fahrversuchen erprobt und auf ihre Sicherheit getestet. Dabei haben sie Millionen von Kilometern in den verschiedensten anspruchsvollen Umgebungen zurückgelegt. Sie mussten sich im kalten Norden Finnlands ebenso bewähren wie in der Hitze von Südspanien. Ihre Wasserstofftanks wurden sogar mit Hochgeschwindigkeits-Projektilen beschossen. Der Toyota Mirai hat alle diese Prüfungen mit Bravour bestanden. Er ist genau so sicher wie jedes andere Fahrzeug von Toyota. Der Umstand, dass er mit Wasserstoff betrieben wird, beeinträchtigt seine Sicherheit nicht im Geringsten. Das gewährleisten das Fahrzeug selbst ebenso wie das Verfahren der Betankung und nicht zuletzt die Eigenschaften des gasförmigen Treibstoffs.

DAS WICHTIGSTE IN KÜRZE:   
Umwandlung von Wasserstoff zu Strom ohne Schadstoffe und CO2
Geringer Verbrauch steigert Reichweite der Limousine auf über 650 Kilometer
Günstiges Full-Service-Leasing

DIE BRENNSTOFFZELLE: Die kleinste Untereinheit einer Brennstoffzellen-Einheit, die einzelne Zelle, besteht aus einer Elektrolyt-Membran, einer negativen und einer positiven Elektrode sowie zwei Separatoren. Jede einzelne Zelle erzeugt nur eine geringe Spannung von einem Volt oder weniger, doch die zum Betrieb eines Fahrzeugs erforderliche hohe Leistung lässt sich realisieren, indem man mehrere Hundert einzelner Zellen für eine hohe Gesamt-Spannung in Reihe schaltet. Gemeinsam werden diese Zellen fachsprachlich als „Brennstoffzellen-Einheit“ (fuel cell stack) bezeichnet, und diese Brennstoffzellen-Einheit ist in der Regel auch gemeint, wenn es umgangssprachlich um „die Brennstoffzelle“ geht. In einer Brennstoffzelle wird Elektrizität aus der chemischen Umsetzung von Wasserstoff und Sauerstoff gewonnen. Der Wasserstoff wird zur negativen Elektrode geleitet und dort auf einem Katalysator aktiviert, wobei Elektronen freigesetzt werden. Diese Elektronen aus dem Wasserstoff wandern von der negativen Elektrode zur positiven Elektrode – ein elektrischer Strom entsteht. Die Wasserstoff-Atome haben sich durch die Abgabe der Elektronen in Wasserstoff-Ionen verwandelt, die jetzt durch die Polymer-Elektrolyt-Membran zur negativen Seite wandern. An der negativen Elektrode reagieren dann Sauerstoff, Wasserstoff-Ionen und Elektronen chemisch zu Wasser.
Quelle: Hersteller

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