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Alternative Kraftstoffe

Wie der Wasserstoff-Antrieb funktioniert

Lexikon Wasserstoff Foto: Hersteller 5 Bilder

Als globaler Bestandteil des Wassers ist Wasserstoff in Mengen verfügbar, doch als Alternativkraftstoff noch rar.

29.08.2009 Klaus-Ulrich Blumenstock

Schon im vorletzten Jahrhundert glaubte Jules Verne, „dass Wasserstoff und Sauerstoff eine unerschöpfliche Quelle von Hitze und Licht sein werden“. Im ausgehenden fossilen Zeitalter ergreift seine Vision allmählich auch die Autobranche.

Ohne große Umstellung könnten Motoren umweltfreundlicher sein

Weltweit sind viele Experten davon überzeugt, dass Wasserstoff als Benzin-Substitut der Zukunft unsere Autos antreiben wird. Die Aktivitäten gehen dabei in zwei Richtungen: Molekularer Wasserstoff (H2) ist brennbar, vereinigt sich unter Abgabe von Wärme mit Sauerstoff zu Wasser. Was also liegt näher, als den Verbrennungsmotor direkt mit H2 zu füttern? Klimaschädliches CO2 fiele nicht an, infolge der hohen Brennraumtemperaturen würden nur Stickoxide emittiert, die aber zu beherrschen sind. Ohne allzu gravierende Umstellung ließen sich unsere Motoren umweltfreundlicher betreiben. Mit dieser Vorstellung steht allerdings BMW ziemlich alleine da.

Der Wankel-Motor ist für den Betrieb mit Wasserstoff gut geeignet

Nur Mazda verfolgt das H2-Konzept ebenfalls weiter, exotischer noch mit Wankelmotor im Mazda RX-8 Hydrogen. Dessen im Prinzip ungünstige, sichelförmige Brennraumform erweist sich für den H2-Betrieb sogar als vorteilhaft, da sie das explosionsartige Verbrennungstempo dämpft. Den Wirkungsgrad des H2-Motors konnte BMW jüngst auf 42 Prozent steigern. Das genügt Verfechtern des zweiten Wegs, des Brennstoffzellen-Antriebs, nicht. Theoretisch erreicht die Brennstoffzelle Wirkungsgrade von 60 Prozent, der von ihr gespeiste Elektromotor punktet ohnehin mit über 90 Prozent. So fällt dem Brennstoffzellen-Auto ein weiterer Effizienz-Vorteil quasi in den Schoß: In Verbindung mit einer Speicherbatterie lässt sich Bremsenergie rekuperieren.

Eines der größten Probleme ist dir kurze Reichweite

Das Prinzip der Brennstoffzelle ist dem des Verbrennungsmotors vergleichbar, die Verschmelzung von Wasser- und Sauerstoff geschieht hier jedoch auf kaltem Wege. Und als Produkt entsteht nicht Wärme, sondern Strom. Weil der H2-Energiegehalt unter atmosphärischen Bedingungen aber nicht sehr hoch ist, haben beide Prinzipien einen gemeinsamen Nachteil: die begrenzte Reichweite. Zwei Möglichkeiten bieten sich da an, Wasserstoff mit entsprechender Verdichtung zu akzeptablen Reichweiten zu pushen: Verflüssigung durch Abkühlung auf minus 260 Grad oder das Komprimieren in Drucktanks unter 350, inzwischen sogar 700 bar. Das ermöglicht Reichweiten bis 450 Kilometer.

Wasserstoff ist nur umweltfreundlich wenn er nicht aus fossilen Quellen stammt

Gemeinsam sind beiden Speicherverfahren die hohen Kosten. Dass Brennstoffzellenautos - obwohl technisch inzwischen von hoher Reife - noch immer etwa um den Faktor 20 teurer sind als herkömmliche Autos, macht ihre Einführung nicht einfacher. Und Wasserstoff ist keine Energiequelle, sondern nur ein Energieträger. Der ist nur dann umweltfreundlich, wenn er nicht mehr - wie bisher - aus fossilen Quellen stammt.

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