Wasserstoffmotoren werden wiederentdeckt

Die Verbrennung von Wasserstoff in umgerüsteten Fahrzeugmotoren ist schon vor 20 Jahren in Feldversuchen durchgeführt worden. Bei den Motoren mussten einige Bauteile an die Wasserstoffeigenschaften angepasst und Erfahrungen im Betrieb mit den notwendigen Verbesserungen durchgeführt werden. Die Lagerung des Wasserstoffs im Fahrzeug konnte gasförmig in Druckflaschen, flüssig tiefkalt in isolierten Behältern oder gasförmig in Metallhydrid angelagert durchgeführt werden.

Die Lagerung in Metallhydrid schied für den PKW aus, weil das Gewicht zu hoch war und die Kosten für das Mischmetall sich ebenfalls als zu hoch erwiesen. Beim U-Boot-Antrieb hat sich das Metallhydrid bewährt und wird in zahlreichen U-Booten angewendet. Auch ein Schiffsdieselmotor wurde auf dem Motorprüfstand an der Technischen Universität Hamburg erfolgreich mit Wasserstoff betrieben. Der elektrochemische Energiewandler Brennstoffzelle setzt Sauerstoff und Wasserstoff direkt in elektrische Energie mit hoher Effizienz und ohne Schadstoffemission um. Brennstoffzellen sind für unterschiedliche Leistungsbereiche und Betriebstemperaturen einsetzbar und zum Teil auch bereits verfügbar. Noch sind allerdings die Kosten für 1 KW Brennstoffzelle deutlich höher als 1 KW Verbrennungsmotor. Grundsätzlich ist die Effizienz des Gesamtsystems zu betrachten. Speicherungs- und Transportvorteile, eine schadstofffreie Nutzung, Erzeugungs- Umwandlungs- und Entsorgungskosten sind mit einzubeziehen.

Wasserstoff erfordert aufgrund seiner Eigenschaften etwas andere Sicherheitsmaßnahmen als beim Umgang mit Benzin. Als Energieträger ist er aber gut einsetzbar und ist auch langfristig eine umweltfreundliche Alternative zu heutigen Energieträgern.

Weltweit wird der größte Anteil an der Wasserstoffproduktion aus fossilen Quellen, nämlich Erdgas, Erdöl und Kohle hergestellt und findet in chemischen Prozessen und Raffinerien als Nebenprodukt oft keine Anwendung und wird abgefackelt. Dieser Wasserstoff ist meist leicht verunreinigt – er könnte aber in Verbrennungsmotoren Anwendung finden. Daimler und BMW haben unter anderem im Feldversuch Fahrzeuge betrieben und erfolgreich weiterentwickelt. Sie unterschieden sich in der Lagerung des Wasserstoffs im PKW. Der BMW 750hL ist per Knopfdruck von Benzin- auf Wasserstoffbetrieb – und umgekehrt- umschaltbar. Auch MAN entwickelte wasserstoffbetriebene Motoren für den Busantrieb und erprobte sie im Fahrbetrieb.

Auf dem Münchner Flughafen hat die ARGEMUC 1999 ein 35 Millionen-Projekt durchgeführt, das zu 50 Prozent vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft, Verkehr und Technologie gefördert wurde. Hier wurde die Einsatzfähigkeit, die Alltagstauglichkeit und die Akzeptanz einer neuen Wasserstoff-Technologie mit der Systemerprobung in der Praxis an der öffentlichen Wasserstofftankstelle am Flughafen erfolgreich durchgeführt.

 

13 Firmen sowie die TÜV Süddeutschland Holding AG führten das Projekt. Das Ingenieurkontor Lübeck und HDW Kiel waren ebenfalls an diesem Projekt beteiligt und brachten ihre Erfahrungen und Komponenten aus dem Wasserstoff-U-Boots-Antrieb ein. Drei Wasserstoffbusse mit Verbrennungsmotor haben 16 Stunden am Tag Passagiere auf dem Vorfeld des Flughafens an die voll mit Kerosin betankten Flugzeuge gebracht. Sie legten dabei ungefähr 300.000 km zurück. Alle Sicherheitsfragen und -maßnahmen waren erfolgreich gelöst. An der Tankstelle wurde im öffentlichen Teil der 7er BMW mit flüssigem Wasserstoff über einen Roboterarm voll automatisch betankt.

Nun hat das junge Unternehmen Keyou sich mit Wasserstoffexperten zusammengetan, um die alten Ideen wieder zu beleben. Nutzfahrzeuge sollen mit wasserstoffbetriebenen Verbrennungsmotoren ausgerüstet werden. Bei der Verbrennung entstehen zwangsläufig Stickoxide. Keyou arbeitet an einen Verbrennungsverfahren und einem neuen patentierten Katalysator, der dieses letzte Problem beseitigen kann. Ein sehr hoffnungsvoller Ansatz.

 

Klaus Knaack
VDI Lübeck
29.05.2017

(Titelbild: ©Klaus Knaack)