Vor rund fünf Jahren kam die erste Serienversion des Toyota Mirai (japanisch für Zukunft) in Europa auf den Markt. Jetzt geht die neue Generation der Brennstoffzellen-Limousine an den Start, die (fast) alles besser können soll. Dennoch ist der Preis um 20 Prozent auf jetzt knapp 64.000 Euro (inklusive 19 % Mehrwertsteuer) gesunken und zudem winkt auch noch eine Förderung von 7.500 Euro, sodass das Wasserstoff-Auto ab gut 56.000 Euro erhältlich ist. Bestellbar ist der neue Toyota Mirai (Kraftstoffverbrauch nach WLTP Wasserstoff kombiniert 0,89-0,79 kg/100 km) ab sofort. Schauen wir uns einmal an, was Toyota alles am Mirai verbessert hat.
Der Toyota Mirai im Video
Neues Luftreinigungssystem
Im Innenraum finden sich fortan fünf statt vier Sitzplätze, Neben einer ausstattungsabhängigen Drei-Zonen-Klimaautomatik profitieren Insassen von einem Luftreinigungssystem, das selbst mikroskopisch kleine Feinstaubpartikel der Partikelgröße PM 2,5 aus der Luft herausfiltert. Aufgrund ihrer Größe gelten sie als besonders gefährlich.
Performance und Design
Erklärtes Ziel war es, die Reichweite gegenüber der ersten Generation auf ein Maß zu steigern, das die meisten rein batterieelektrischen Autos übertrifft. Hierfür legten die Motorleistung und das Fassungsvermögen der Wasserstofftanks ebenso zu wie die aerodynamische Effizienz. Das Ergebnis: ein um 30 Prozent vergrößerter Aktionsradius, der nun gut 650 Kilometer ermöglichen soll. Damit steigt der Mirai nun endgültig in die Klasse der Langstrecken-Fahrzeuge auf.
Ebenso intensiv hat sich Toyota der Raumaufteilung gewidmet. Die modulare GA-L-Plattform, die dem neuen Mirai als Grundlage dient, ermöglicht ein erheblich wirkungsvolleres Packaging. Zugunsten einer ausgewogeneren Anordnung des neuen FCEV-Antriebsstrangs rückte die Brennstoffzelleneinheit nun unter die Motorhaube. Auf diese Weise macht sie den Weg frei für einen größeren Innenraum, der nun fünf Passagieren Platz bietet.
Dabei fällt der neue Mirai auch mit attraktiveren Proportionen auf. Während Toyota den Radstand um 140 auf 2.920 Millimeter gestreckt hat, wirkt die um 65 Millimeter auf 1.470 Millimeter reduzierte Fahrzeughöhe jetzt flacher – auch dank der tieferen Dachlinie, die sich ebenso wie die durchgehende Unterbodenverkleidung positiv auf die Aerodynamik auswirkt. Der hintere Überhang wuchs um 85 Millimeter, womit die Gesamtlänge der Limousine jetzt 4.975 Millimeter erreicht. Die um 75 Millimeter breitere Spur und größere Räder mit 19 und 20 Zoll Felgendurchmesser tragen zum niedrigeren Fahrzeug-Schwerpunkt bei und unterstreichen den dynamischen Auftritt des neuen Mirai.
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GA-L-Plattform
Die GA-L-Plattform ermöglicht eine platzsparende Positionierung der Brennstoffzelleneinheit sowie der Antriebskomponenten. Somit bietet der neue Toyota Mirai nun bis zu fünf Passagieren im Innenraum Platz und überzeugt mit einem ausgewogeneren Fahrverhalten. Eine der bedeutendsten Weiterentwicklungen dabei: Die neue Architektur offeriert genügend Raum für drei statt zwei Hochdruck-Wasserstofftanks. Dies steigert sowohl das Volumen der Tankkapazität als auch die Reichweite gegenüber dem Vorgänger um 30 Prozent.
Die drei T-förmig angeordneten Tanks zeichnen sich durch ihre stärkere, mehrlagige Konstruktion und ihr geringes Gewicht aus. Der größte dieser Wasserstoffspeicher befindet sich in Längsrichtung mittig unter dem Fahrzeugboden, die beiden kleineren sitzen quer unter den Rücksitzen und dem Gepäckraum. Ihre tiefe Einbauposition trägt zum niedrigen Schwerpunkt des neuen Toyota Mirai bei und wirkt sich auch auf das Kofferraumvolumen positiv aus. Die Gesamtkapazität der drei Tanks stieg auf 5,6 Kilogramm.
Ein weiteres Novum: Dank der innovativen Architektur wanderte die komplett neu entwickelte Brennstoffzelle vom Fahrzeugboden unter die Motorhaube – also dorthin, wo konventionell angetriebene Fahrzeuge ihren Motor tragen. Die nochmals kompaktere Hochvoltbatterie sowie der Elektromotor befinden sich indes über der Hinterachse. Der auf diese Weise optimierte Antriebsstrangs verleiht dem heckgetriebenen Toyota Mirai eine ausgeglichene Gewichtsverteilung von jeweils 50 Prozent an Vorder- und Hinterachse.
Neuer Brennstoffzellen-Stack
Toyota hat die neue Brennstoffzelle und den Brennstoffzellen-Konverter FCPC (Fuell Cell Power Converter) 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. Dabei zeichnen sie sich durch eine kleinere und leichtere Bauart bei gleichzeitig höherer Leistungsdichte aus. Mithilfe des Rotations-Schweißverfahrens konnte Toyota den Platz zwischen der Brennstoffzelle und dem Gehäuse so weit reduzieren, dass das Behältnis selbst ebenfalls kompakter ausfällt.
Wie im Mirai Vorgängermodell kommt auch bei der zweiten Generation in der Brennstoffzelle ein Festpolymer zum Einsatz. Der Batteriepack baut kleiner und besteht nun aus 330 anstelle von 370 Zellen – trotzdem stellt er mit einer spezifischen Leistungsdichte von 5,4 kW pro Liter einen neuen Bestwert auf. Die Maximalleistung steigt von 114 auf 128 kW. Auch das Verhalten bei Kälte hat Toyota verbessert: Nun startet die Zelle sogar bei Temperaturen bis zu minus 30 Grad Celsius.
Gewicht optimiert
Trotz einer Leistungssteigerung um zwölf Prozent bringen die optimierten Komponenten innerhalb des Gehäuses gut 50 Prozent weniger Masse auf die Waage. Zugleich hat Toyota ihre Anzahl und damit die Menge notwendiger Systemverbindungen reduziert, was neben Gewicht auch wertvollen Bauraum einspart. Dies gilt zum Beispiel für die kompakter gestaltete Ansaugung, die neu positioniert wurde und damit die optimierte Form des Gaskanal-Separators ermöglicht. Hinzu kommen innovative Materialien für die Elektroden.
Die Brennstoffzelleneinheit umfasst darüber hinaus einen DC-DC-Konverter (Gleichstrom-Gleichstrom) und modulare Hochspannungskomponenten. Sie sind dank modernster Technologien 21 Prozent kleiner als das aktuelle System, während das Gewicht um 2,9 auf 25,5 Kilogramm sank. Bei den Transistoren der Intelligent Power Modules (IPM) setzt Toyota erstmals die nächste Generation von Siliziumkarbid-Halbleitern ein. Dies verbessert die Leistungsabgabe, obwohl weniger Transistoren zum Einsatz kommen und der Leistungsverlust geringer ausfällt. Im Umkehrschluss kann hierdurch der gesamte Brennstoffzellen-Konverter FCPC kleiner dimensioniert werden.
Auch weitere Elemente des Brennstoffzellen-Stacks profitieren von der Größen- und Gewichtsminimierung. Der auf geringen Druckverlust ausgelegte Lufteinlass enthält schallabsorbierendes Material. Ebenso wie der 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 gesamte Luftsystem fast 30 Prozent kompakter als beim aktuellen Mirai und wiegt über ein Drittel (34,4 Prozent) weniger.
Lithium-Ionen-Batterie
Anstelle einer Nickel-Metallhydrid-Batterie der Mirai Vorgängergeneration setzt Toyota beim neuen Modell eine Lithium-Ionen-Hochspannungsbatterie mit 84 Zellen ein. Trotz ihrer kleineren Abmessungen verfügt sie über eine größere Energiedichte, wodurch sie eine höhere Leistungsabgabe mit einer besseren Ökobilanz vereint. Ihre Nominalspannung wurde von 244,8 Volt auf 310,8 gesteigert bei einer von 6,5 Ah auf 4,0 Ah reduzierten Kapazität. Das Gewicht sank von 46,9 auf 44,6 Kilogramm und die Leistungsabgabe stieg von 25,5 kW mal zehn Sekunden auf 31,5 kW mal zehn Sekunden.
Dank ihrer raumsparenden Bauweise findet die Batterie hinter den Rücksitzen Platz, ohne das Ladevolumen des Kofferraums einzuschränken. Diskret angebrachte Lufteinlässe seitlich neben den Rücksitzen optimieren die Luftführung.
Dynamische Fahrleistungen
Als neue technische Basis der zweiten Mirai-Generation senkt die GA-L-Plattform den Schwerpunkt des Brennstoffzellen-Fahrzeugs. Dank geringerer Massenträgheiten wirkt sich dies belebend auf die Fahrdynamik aus und verbessert gleichzeitig die Steifigkeit der verstärkten Karosserie, die auch von strategisch platzierten Abstützungen, zusätzlichen Klebeverbindungen und dem Einsatz des Laserpunktschweiß-Verfahrens profitiert. Hinzu kommt die ideale 50:50-Gewichtsverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse. Sie resultiert – wie bereits beschrieben – aus der Platzierung der Batterie und des Elektromotors im Heck sowie der Verlagerung der Brennstoffzelleneinheit vom Fahrzeugboden unter die Motorhaube. Das Ergebnis ist eine Fahrstabilität, die der Charakteristik eines Fronttrieblers entspricht.
Das Fahrwerk des neuen Mirai umfasst neue Mehrlenker-Radaufhängungen vorn und hinten. Sie ersetzen die bisherigen MacPherson-Federbeine vorn und die Verbundlenkerkonstruktion der Hinterachse. Dieses Layout gewährleistet große Fahrstabilität, sicheres Handling und ausgeprägten Federungskomfort. Details wie verstärkte Stabilisatoren, die optimierte Anordnung der oberen und unteren Kugelgelenke sowie eine insgesamt hohe Steifigkeit der Aufhängungskomponenten tragen zum agilen Ansprechverhalten des Fahrwerks bei.
Größere Räder und breitere Reifen leisten ebenfalls einen wichtigen Beitrag für die verbesserten Fahreigenschaften. Die 19 und 20 Zoll großen Felgen mit Pneus in den Dimensionen 235/55 R19 und 245/45 R20 zeichnen sich durch reduzierten Rollwiderstand und geringere Abrollgeräusche aus. Hierdurch tragen sie zur Kraftstoffeffizienz sowie einem ruhigeren Fahrzeuginnenraum bei und kommen dem Handling ebenso zugute wie der Spurstabilität. Der größere Durchmesser von Felgen und Reifen schafft zudem Raum für die jetzt drei Wasserstofftanks.
Der Mirai reinigt die Luft beim Fahren
Der Umweltnutzen des Toyota Mirai geht über den Anspruch, Mobilität ohne lokale Emissionen zu ermöglichen, weit hinaus: Tatsächlich hinterlässt er die Umgebungsluft, die er während der Fahrt aufnimmt, sauberer, als er sie vorgefunden hat. Dieser Reinigungseffekt basiert auf einem innovativen, von Toyota entwickeltem Filter, der nach dem Katalysatorprinzip arbeitet. Aus der Luft, die zur Versorgung der Brennstoffzelle eingesogen wird, fängt ein elektrisch geladenes Vlies-Element mikroskopisch kleine Partikel ab – darunter Schwefeldioxid (SO2), Stickoxide (NOx) und PM-2,5-Nanopartikel. In Zahlen ausgedrückt: Effektiv bleiben 90 bis 100 Prozent aller Partikel mit einem Durchmesser zwischen null und 2,5 Mikrometern, die durch den Ansaugtrakt strömen, hängen.
Verzehnfachung der Auslieferungen angepeilt
Der neue Mirai soll den Markt tiefer durchdringen als bisher: Toyota rechnet mit einem Absatz, der die Vorgängergeneration um den Faktor zehn übertrifft. Säulen dieses Wachstums sind neben der verbesserten Leistungsfähigkeit und der größeren Attraktivität des neuen Modells auch der um knapp 20 Prozent günstigere Verkaufspreis, den die Entwicklungssprünge des Wasserstoff-Fahrzeugs ermöglichen.
Hinzu kommt ganz generell die immer größere Attraktivität der Brennstoffzellen-Technologie durch ihre Alltagstauglichkeit – viele Märkte bauen ihre Wasserstoff-Infrastruktur aus, die Zahl der Tankstellen steigt und immer mehr öffentliche Förderprogramme werden aufgelegt, um den Wandel hin zu einer saubereren Mobilität zu stärken.
Fazit
Der neue Mirai hat sicherlich, nicht zuletzt dank des deutlich gesunkenen Preises, das Potential aus der Nische herauszutreten. Wenn da nicht das noch spärliche Wasserstoff-Tankstellennetz in Deutschland von knapp 100 Stationen wäre. Der Ausbau der Ladeinfrastruktur für Elektroautos ist da schon deutlich weiter und viele können ihre Batterie eben auch in der Garage oder auf dem Stellplatz aufladen.
Zwei Vorteile bleiben auf der Seite der Brennstoffzelle: Falls eine Wasserstofftankstelle in der Nähe ist, braucht man nur fünf Minuten für einen vollen Tank und im Winter bekommt man "Heat for free", sprich, das Heizen kostet so gut wie keine Energie, da die Abwärme der Brennstoffzelle genutzt werden kann. Daher könnte man theoretisch auch in der kalten Jahreszeit mit rund 1 kg Wasserstoff auf 100 Kilometer auskommen (entspricht aktuell knapp 10 Euro/100 km) und die 650 Kilometer Reichweite sind dann nicht allzu fern.
Ein Elektroauto braucht mit Ladeverlusten im Winter auch mal schnell 30 kWh und kommt dann bei 30 Cent pro Kilowattstunde auf 9 Euro/100km, aber die Reichweite sinkt im Vergleich deutlich. Im Sommer sind batteriebetriebene Fahrzeuge bei der Reichweite ebenbürtig, bei den Verbrauchskosten liegen sie dann klar vorne (bei 20 kWh/100 km ca. 6 Euro).