Gegen den Strom fahren

17. November 2009, 16:47
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    Grazer Techniker machen's möglich: Dieser Mercedes schafft im reinen Wasserstoffbetrieb rund 150 km Reichweite. Und auch die Serienfertigung wäre auf der Stelle möglich.

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    Betanken und betreiben lässt sich der Versuchsträger multipel, nämlich mit normalem Sprit, Erdgas oder Wasserstoff.

Ein kräftiges Lebenszeichen zum Thema Wasserstoffantrieb kommt aus Graz: Ein Mercedes, der wahlweise mit Benzin, Erdgas oder Wasserstoff fährt

Der Elektroauto-Hype hat das Thema Wasserstoff vorübergehend völlig verdrängt. Dabei sah man sich vor rund zehn Jahren dem Ziel schon ganz nah. General Motors und Daimler hatten die Brennstoffzelle bereits in ein funktionstüchtiges Stadium gehoben. Es schien, als ginge es nur mehr um eine rasche Umsetzung in die Serie und eine Infrastruktur zur Verteilung des Wasserstoffs. Man sprach von 2004 als Beginn des Wasserstoffzeitalters im Automobilsektor.

Mittlerweile ist Ernüchterung eingekehrt. So einfach ist es nicht, Benzin und Diesel durch Wasserstoff zu ersetzen. Wasserstoff ist eine Diva, enthält gemessen am Volumen relativ wenig Energie und ist extrem leicht brennbar. Er lässt sich zwar verflüssigen, was aber erst bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt eintritt. Das ist mit entsprechend hohen Energieverlusten verbunden.

Weil es nur zwei Möglichkeiten gibt, fossile Energieträger zu ersetzen, nämlich elektrischen Strom oder Wasserstoff, hat es trotzdem einen Sinn, weiter daran zu forschen, auch wenn die Herausforderungen groß sind.

In Graz gibt es seit vielen Jahren das Hydrogen Center Austria, wo die Anwendung von Wasserstoff erforscht wird. Dem ist auch eine Anlage angeschlossen, wo Wasserstoff elektrolytisch gewonnen wird, konsequenterweise aus Wasserkraft. Gleich daneben befindet sich das Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik der TU Graz, dessen Vorstand, Helmut Eichlseder, ein intimer Kenner des Verbrennungsprozesses ist. Seine langjährigen Erfahrungen in der Erforschung alternativer Kraftstoffe, insbesondere Wasserstoff, sollten eine gute Voraussetzung für einen markanten Schritt sein.
Rahmenbedingungen günstig

Eichlseder: "Wir haben die notwendigen Instrumente zur Beobachtung des Verbrennungsprozesses ohnehin. Sie mussten für den Einsatz von Wasserstoff adaptiert werden. Die günstigen Rahmenbedingungen haben es trotzdem möglich gemacht, mit relativ geringem finanziellem Aufwand einen großen Schritt zu tun, sogar ohne öffentliche Förderungen in Anspruch zu nehmen."

Was ist nun geschehen? Die Ausgangsbasis bildet ein E-Klasse-Mercedes mit Erdgasantrieb. Im Kofferraum wurden zwei Hochdrucktanks (350 bar) für Wasserstoff montiert - im Falle einer Serienfertigung wäre es ohne weiteres möglich, platzsparende Unterflurtanks zu installieren. Dann wurde der konventionelle Vierzylinder-Ottomotor auf den Betrieb mit einem beliebigen Gemisch aus Erdgas und Wasserstoff optimiert, dazu waren andere Einspritzdüsen und ein Saugrohr aus Aluminium notwendig - und natürlich die Adaptierung der Motorsteuerung.

Bei indirekter Einspritzung wie hier ergibt sich im Wasserstoffbetrieb eine geringere Leistungsausbeute (70 anstatt 120 kW), aber die Verbrennung verläuft sehr sauber, sodass neben null Kohlenwasserstoffemissionen auch nur sehr wenig Stickoxide entstehen. Bei Optimierung auf reinen Wasserstoffbetrieb wäre sogar eine extreme Leistungsausbeute von 100 kW je Liter Hubraum möglich.

Der Wagen erfüllt die europäische Regelung für die Genehmigung von Wasserstofffahrzeugen, wurde vom TÜV Austria begutachtet und besitzt eine Straßenzulassung. Dieser multivalente Mercedes (Benzin, Erdgas, Wasserstoff) schafft im reinen Wasserstoffbetrieb rund 150 km. Eine Serienfertigung wäre auf der Stelle möglich. (Rudolf Skarics/DER STANDARD/Automobil/13.11.2009)

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21 Postings
Georg P.
20
18.11.2009, 13:56
Leider nicht gut recherchiert

Was wirklich interessant wäre ist, was der Wasser-
stoffantrieb im Vergleich kostet. Und irgendwie erinnert
mich das CO²-getue an die Schweinegrippe. Was
machen wir denn, wenn plötzlich ein größerer
Vulkan ausbricht - müssen wir dann sämtliche von
Menschen erzeugte Verbrennung einstellen?

Parkschwein
00
18.11.2009, 14:07

beim 1. größeren vulkan ist die erderwärmung eh für jahrzehnte vom tisch.

Hundeknochen
00
18.11.2009, 13:48
150km

ohne Kofferraum ist aber jetzt nicht berühmt! Da fahr ich dann wirklich gleich mit dem Elektroauto, das kommt auch so weit, hat aber einen viel besseren Wirkungsgrad von der Erzeugung bis zur Straße!
Oder gibt's vielleicht beim Tank noch irgendwelche Hoffnungen auf eine höhere Speicherdichte?

WBR
00
18.11.2009, 13:04
"Biotreibstoffe"

"Weil es nur zwei Möglichkeiten gibt, fossile Energieträger zu ersetzen, nämlich elektrischen Strom oder Wasserstoff"
Hallo? Und was ist mit den sogenannten Biotreibstoffen?
Nur weil inzwischen bekannter ist, dass sie auch ihre Probleme mit sich bringen, sind sie noch lange nicht aus dem Spiel. Ich bin mir ziemlich sicher, dass sie eine bedeutende Rolle spielen werden, wenn das Öl zur Neige geht.

human ic
01
18.11.2009, 14:49

jo, nur 2 buttersemmerl liefern mir täglich sprit für den weg in die arbeit und die zeit bis zum mittagessen! (bei sportlichem fahrstil)

die Geige
00
17.11.2009, 18:39

Die ganze H2-Welt ist von der Idee der Brennstoffzelle im Fahrzeug getrieben... die ganze Welt? Nein, ein kleines "Dorf" hinterm Wechsel leistet nach wie vor heftigen Widerstand...

consciousness contrives conscientiousness
60
17.11.2009, 18:15
co2 frei mit wasserstoff- blödsinn

h2 ist lediglich schadstoffarm im betrieb, bei der herstellung von h2 wird co2 frei

Mr. X4
15
17.11.2009, 22:09

Das stimmt nicht. Bei der Elektrolyse wird unter Einsatz elektrischen Stroms lediglich Sauerstoff und Wasserstoff frei. Und den dafür erforderlichen Strom kann man auch aus regenerativen Energiequellen wie Solar- und Windenergie oder Wasserkraft gewinnen.

consciousness contrives conscientiousness
00
19.11.2009, 17:29
wie oft entleert sich der tank durch diffusionsverlust?

consciousness contrives conscientiousness
00
19.11.2009, 17:26
oder mit braunkohlekraftwerken

KompetenterBursch
00
18.11.2009, 12:54
und warum verwenden wir

nicht gleich den strom ?

Schon mal was von wirkungsgrad gehört ?
mit jedem umwandlungsschritt verlieren wir energie !!

jesus of cool
02
18.11.2009, 14:24
weil

die produktion und entsorgung von akkus noch viel schlimmeren müll produziert als co2

WBR
30
18.11.2009, 12:52
CO2-frei gibt es nicht

Für jede Elektrizitätserzeugung wird CO2 freigesetzt. Windmühlen entstehen auch nicht per Zauberhand aus dem Nichts (ohne Energieeinsatz), dasselbe gilt für Staudämme oder Solarzellen.
Aber für den erzeugten Strom wurde weniger CO2 freigesetzt als beispielsweise durch ein Kohlekraftwerk.
Und was für CO2 gilt, gilt auch allgemein für die Umwelt: Elektrizitätserzeugung geht immer auf Kosten der Umwelt, mal mehr, mal weniger.
Auch bei erneuerbaren Energien sollte darauf geachtet werden, sie effektiv einzusetzen. Was bei der Erzeugung von Wasserstoff für einen dicken Wasserstoff-Mercedes sicher nicht der Fall ist.
Ein Elektro-Mercedes käme mit der gleichen Strommenge mindestens 3x so weit.

uni versalis
00
18.11.2009, 13:06
es geht wohl nicht um die herstellung eine fahrzeugs,

sondern um dessen betrieb.

WBR
00
18.11.2009, 13:23
Und?

Und ich schrieb von der Energie für den Betrieb des Fahrzeugs. Die Bereitstellung dieser Energie verbraucht immer Ressourcen, eben auch bei erneuerbarer Energie. Dort in erster Linie durch die Erzeugung der Kraftwerke.

orso minore
00
17.11.2009, 17:35

100 kW pro Liter Hubraum? Bisherige Wasserstoffautos (BMW, Mazda) hatten ja immer nur gut halb soviel Leistung wie im Benzinbetrieb, eben wegen der geringeren Energiedichte. Der Mercedes hat wahrscheinlich einen Kompressormotor, koennte man mit H2 echt um soviel hoehere Ladedruecke fahren?

Mr. X4
01
17.11.2009, 22:03

Der Heizwert von Wasserstoff ist wesentlich höher als jener von Benzin. Das Problem bei den bisherigen Versuchsfahrzeugen war, dass der Verbrennungsmotor sowohl für Wasserstoff als auch für Benzinbetrieb ausgelegt war. Würde man einen Motor nur für reinen Wasserstoffbetrieb konstruieren, so wäre die Leistungsausbeute und der Wirkungsgrad (>40%) aufgrund der höheren Klopffestigkeit und damit Verdichtung besser.

schakl09
01
18.11.2009, 16:53

Leider hat der Wasserstoff eine geringere Klopffestigkeit als Benzin.

100kW/lt bei hohem Wirkungsgrad geht nur wenn direkt in den Brennraum eingeblasen wird. Wenn die Einblasung knapp vor bzw. nach Beginn der Verbrennung stattfindet (quasi wie beim Diesel), kann man auch die Verdichtung erhöhen und den Wirkungsgrad verbessern.
Das ist aber zur Zeit nur unter Laborbedingungen möglich.

100kW/lt sind für einen "normalen" Nenndrehzahlbereich grundsätzlich nur mit Aufladung möglich.

kapitän nemo
01
18.11.2009, 13:38

entscheidend für die mögliche leistungsausbeute eines motors ist die zu verbrennende luft, die in den zylinderraum gelangt, und wie sich der jeweilige treibstoff mit der luft chemisch verbindet.
bei benzin kann 1 gewichtsanteil benzin mit 15 gewichtsanteilen luft verbrannt werden.
bei wasserstoff verbrennen 2 wasserstoffatome mit einem sauerstoffatom ( 21% sauerstoffanteil in der luft).
wir haben ein gewichtsverhältnis von ca 1:5
wird der wasserstoff noch flüssig in den brennraum eingespritzt ändert sich die luftmenge nicht, und es kann bei verbrennung der gleichen luftmenge mehr energie freigesetzt werden.
wird der wasserstoff gasförmig in den zylinder angesaugt (so wie das benzin/luft gemisch) ist um 2/3 weniger luft zum verbrennen da

orso minore
00
18.11.2009, 15:52

2 H-Atome auf 1 O-Atom macht ein Gewichtsverhaeltnis 2:16, also 1:8, auf Luft also etwa 1:40. Allerdings betraegt die Energiedichte etwa 40 kWh/kg im Gegensatz zu etwa 12 fuer Benzin oder Diesel, so dass man bei gleichem Ansaugvolumen und Wirkungsgrad bei H2 etwa 20% weniger Leistung bekommt. In der Praxis warens immer etwas mehr als 20%, keine Ahnung warum, vielleicht muss man auch ein mageres Gemisch fahren. Wenn H2 natuerlich klopffester ist, wie Mr. X4 sagt dann kann man mehr von dem Gemisch in den Zylinder pressen.

orso minore
00
18.11.2009, 13:18

klingt gut, danke!

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