Die bis heute unveränderte Grundtechnik des Otto- bzw. Dieselmotors ist schon weit über 100 Jahre alt. Sie wurde zwar ständig verfeinert, ohne dass die energetischen und umweltrelevanten Probleme bis zum heutigen Tage beseitigt wurden. Denken Sie nur einmal an den CO2 Ausstoß und an den Treibhauseffekt. (Zum Beispiel bei den Verbrennungsmotoren und Gasturbinen heutiger Kraftfahrzeuge auf den Straßen, zu Wasser und in der Luft, sowie stationäre Verbrennungsmotore und Öl- bzw. Gasheizkessel). Beim Wasserstoffverbrennungsmotor, dem reinen Verbrennungsmotor, oxidiert (bzw. verbrennt) Wasserstoff aus einem Spezialtank mit dem Sauerstoff unserer Atemluft nach folgender Verbrennungsgleichung: 2H2 + 2O = H2O. Als Endprodukt entstehen kleine Wassertröpfchen und Bewegungsenergie. Zum Beispiel bei den Verbrennungsmotoren zukünftiger Kraftfahrzeuge auf den Straßen, zu Wasser und in der Luft, Wasserstofftriebwerke als Strahltriebwerke (wie heute schon in der Raumfahrt) sowie stationäre Anlagen, wie zum Betreiben von Wasserstoffheizkessel für Zentralheizungsanlagen, Blockheizkraftwerke etc.. Den ersten vollfunktionsfähigen Wasserstoffverbrennungsmotor gab es schon vor mehr als 30 Jahren! Trotzdem muss hier näher auf die Funktion der Wasserstoff-Verbrennungsmotoren eingegangen werden, das gilt auch für die Brennstoffzellen Antriebe. Die erste Serienlimousine der Welt mit einem Wasserstoff-Verbrennungsmotor wird von BMW gebaut und heißt BMW Hydrogen 7. Diese Limousine der Zukunft wurde im Jahr 2006 auf der Autoshow in Los Angeles der Öffentlichkeit vorgestellt. Ein Markt für KFZ mit Wasserstoffverbrennungsmotor ist allein schon als Folge des Klimawandels vorhanden und auf vollem Expansionskurs. Die ersten Wasserstofftankstellen werden zurzeit in Deutschland eingerichtet. In München, Berlin und Hamburg existieren zurzeit bereits mehrere Wasserstofftankstellen (Tendenz steigend)! Wo sollen aber künftig die großen Mengen an Wasserstoff herkommen? Wenn aus billigem Atomstrom und Erdgas Wasserstoff hergestellt wird, darf dies nur aus der Sicht einer Übergangs- bzw. Probephase notwendig sein um eine Wasserstoffinfrastruktur zu planen und aufzubauen. Hier noch einmal die beiden Wasserstoff-Antriebsvarianten im Detail: 1. Der Wasserstoff - Verbrennungsmotor* Wasserstoff und Benzin besitzen unterschiedliche physikalische Eigenschaften. BMW-Ingenieure haben bivalente Otto-Motoren konstruiert, die sowohl Benzin als auch Wasserstoff als Kraftstoff verbrennen können. Die Wasserstoff-Verbrennungsmotoren basieren auf dem normalen Serienmotor und zeichnen sich wie diese durch hohen Komfort, Dynamik und Leistungsdichte aus. Sie unterscheiden sich jedoch von diesen durch das modifizierte Ansaugsystem, das einerseits eine Direkteinspritzung des Benzins, andererseits eine Einblasung des Wasserstoffes in die Saugrohre ermöglicht. Ein weiterer Unterschied liegt in der veränderten Verbrennungssteuerung und in der Abgasnachbehandlung, wodurch während der Fahrt mit Wasserstoff als Emission praktisch nur Wasser entsteht. Da die technischen Änderungen zu einem konventionellen Motor gering, und die Kosten überschaubar sind und sich das Fahrzeug auch mit Benzin betreiben lässt, kann der Betrieb dieses Wasserstoff-Fahrzeuges in Kundenhand auch bei einer noch nicht flächendeckenden Infrastruktur schon bald beginnen. Sobald man flächendeckend Wasserstoff tanken kann, werden monovalente, d.h. auf Wasserstoff als einzige Kraftstoffart optimierte Motoren von BMW das ganze Leistungs- und Drehmomentpotenzial von Wasserstoff-Verbrennungsmotoren erschließen, das über dem von konventionellen Benzinmotoren liegt. Ford entwickelt Wasserstoff-Verbrennungsmotoren als Brückentechnologie, die die Nachfrage nach Wasserstoff als Treibstoff für Pkw erhöht und damit den langfristig angelegten Weg zu Wasserstoff-Fahrzeugen mit Brennstoffzellen-Antrieb und der dazu notwendigen Tankstellen-Infrastruktur beschleunigen hilft. 2. Brennstoffzellen Antrieb** Seit seiner Erfindung hat sich am Antriebsstrang des Automobils wenig geändert. Mit Brennstoffzellenfahrzeugen dagegen werden eine neue Antriebstechnologie und ein neuer Kraftstoff eingesetzt. Statt eines Verbrennungsmotors besitzen sie einen Elektromotor, der Strom von der Brennstoffzelle erhält. Die Brennstoffzelle erzeugt elektrischen Strom durch die Umkehrung der Elektrolyse. Dabei reagieren Wasserstoff und Luftsauerstoff zu Wasser unter Abgabe von elektrischer Energie und Wärme. In diesem elektrochemischen Prozess wird die chemische Bindungsenergie in elektrische Energie umgewandelt, die einen Elektromotor antreibt. In den Fahrzeugen kommen so genannte PEM - Brennstoffzellen (Polymer-Elektrolyt-Membran) zum Einsatz. Die Membran trennt den Wasserstoff und den Luftsauerstoff, die jeweils Anode bzw. Kathode umspülen, voneinander. Die Wirkungsweise der PEM: Die Membran ist nur für Wasserstoff - Ionen durchlässig. An der Anode trennen sich die Wasserstoffmoleküle wandern durch die PEM zur Kathode und verbinden sich dort mit dem Luftsauerstoff zu Wasser. Die Wasserstoffelektronen aber müssen - weil die PEM für sie eine undurchdringbare Barriere darstellt - den Umweg über eine Leitung von der Anode zur Kathode nehmen: Auf diesem Weg können die Elektronen elektrische Arbeit leisten, der gewünschte Strom fließt und treibt den Elektromotor des Fahrzeuges an. Brennstoffzellen - Antriebe im Fahrzeug sind effizient und leise. Der drehmomentstarke Elektromotor erlaubt ein stufenloses Beschleunigen. Eine Fahrzeugbrennstoffzelle setzt sich aus vielen Einzelzellen zusammen, die in Reihe zu einem Block geschaltet genügend Leistung für den Antrieb eines Elektromotors generieren. Dies geschieht völlig emissionsfrei, nur Wärme und Wasserdampf werden freigesetzt. Damit ist ein Auto mit Brennstoffzelle ein Zero Emission Vehicle (ZEV). Daimler-Chrysler, GM/Opel und Ford setzen auf die Weiterentwicklung der Brennstoffzelle. Zugleich ersetzt die Brennstoffzelle die Lichtmaschine im Auto: Sie liefert Strom für die laufend zunehmende Steuerungselektronik in PKW, aber auch für die Standheizung oder die Klimaanlage. Das Problem bei diesen beiden Antriebsvarianten ist nicht die technische Funktion, sondern die globale, ausreichende Versorgung mit Wasserstoff als Brennstoff. * Quelle: www.cep-berlin.de/faqs/wasserstoff ** Quelle: www.cep-berlin.de/faqs/brennstoffzellen CEP = (Clear - Energy - Partnership) Berlin, Stand 26.09.2005. Unter folgender Domain finden Sie immer den aktuellen Bestand an geplanten (gelb) und bestehenden (grün) Wasserstofftankstellen: www.h2stations.org Zurück