News & Infos zu Elektroautos, Hybrid, LPG & CNG

Brennstoffzellenantrieb

Der Brennstoffzellenantrieb und das Brennstoffzellenauto ist manchen Leser sicher ein Begriff, schließlich zeigt sich hier eine besondere Form des Elektroantriebs und ebenso des Wasserstoffantriebs. Busse mit einem solchen Brennstoffzellenantrieb sind jedenfalls längst im (Test)Einsatz, erste Pkws in Großserie kommen wahrscheinlich gegen 2015 auf den Markt.

Tatsächlich steckt der Brennstoffzellenantrieb und die Brennstoffzelle derzeit noch in der Experimentierphase, könnte aber in Zukunft die Mankos aktueller Elektroautos ausgleichen - speziell was deren mangelnde Reichweite angeht. Ein erstes Serienmodell ist zudem mit dem Honda FCX seit Mitte 2008 auf den Markt, Ende 2008 folgte der Toyota FCHV-adv.

Immer mehr Hersteller wie beispielsweise Daimler sehen in der Brennstoffzelle auch die Idee, vor allem das Elektroauto populär zu machen. Letzten Endes nämlich mündet der Brennstoffzellenantrieb im Elektroantrieb, wobei die Brennstoffzelle wieder zum Wasserstoffantrieb gerechnet wird.

Der Brennstoffzellenantrieb im Prinzip

Das Prinzip des Brennstoffzellenantriebs mittles Brennstoffzelle ist jedoch anders ausgelegt als ein Wasserstoffverbrennungsmotor, bei welchem ein herkömmlicher Benziner mit Wasserstoff befeuert wird. Bei der Brennstoffzelle nämlich wird chemische Energie in elektrische Energie umgewandelt, wobei der Wirkungsgrad zwischen 38 und 48 Prozent liegt. Diese Energie wird über einen Elektroantrieb - meist ohne Getriebe - via Radnabanmotor direkt an die Antriebsräder übertragen und somit wieder in Bewegungsenergie respektive mechanische Energie gewandelt. Letzten Endes sind Brennstoffzellenautos nichts anderes als Elektroautos, wobei wegen der Brennstoffzelle auf Akkus verzichtet werden kann, welche derzeit so leistungsschwach wie ebenso teuer sind.

Die genaue Funktionsweise der Brennstoffzelle ist allerdings recht technisch: Mittels Anoden (Elektroden) wird dem Kraftstoff Wasserstoff Elektronen entzogen, in der Fachsprache nennt man das oxidieren. Nach etlichen weiteren chemischen Reaktionen ist elektrische Energie gewonnen, parallel wird außerdem Wärme erzeugt, welche im Winter clever zum Heizen des Autos genutzt werden kann.

Brennstoffzelle: Wasserstoff als Treibstoff

Kompliziert wird das Ganze vor allem durch den Treibstoff, der entweder als Gas bei 700 bar (compressed H2) getankt wird oder aber flüssig bei minus 253 Grad Celsius (liquied H2). Beide Ideen erfordern beim Tank recht widerstandsfähige Materialien, wobei die Hersteller vermehrt auf die Gas-Version bauen.

Das Problem beim Treibstoff Wasserstoff ist dabei die Speicherung, wobei es hier um Effektivität, Sicherheit und Reichweite gleichermaßen geht. Entweder benötigt Wasserstoff große Hochdruckzylinder (bei gasförmigen Wasserstoff) oder aber „Tiefkühltruhen“ mit minus 250 Grand bei flüssigen Wasserstoff. Aktuell setzen die Hersteller auf den Metallhydridtank, der zwar recht praktisch ist, aber leider ebenso teuer und im Schnitt mit 300 Kilo zu schwer.

Eine ganz neue Idee sind Kohlestoff-Nano-Fasern, was gestapelte Granitebenen sind. Jedoch ist diese Idee noch in der Experimentierphase und alles andere als serienreif. Ebenfalls ein Ansatz wäre Bioethanol, welches als „Transportmittel“ genutzt wird und im (Fahr)Betrieb in Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid gespalten wird. Das Problem unter anderem ist hier jedoch die Produktion von Kohlenmonoxid, das giftig ist.

Die Brennstoffzelle in Praxis und Alltag

Erste Modelle mit Brennstoffzelle haben etliche Hersteller längst im Flottentest, selbst in Kleinserie fertigt so mancher Autobauer mittlerweile. Jedoch ist bisher der Tank das Problem, ist dieser doch deutlich größer als bei Benzin und Diesel, zumal Wasserstoff auch noch aufwendiger in seiner Speicherung ist.

Pro Brennstoffzelle spricht jedenfalls der niedrige Geräuschpegel, wie man das bereits von Elektroautos kennt. Tatsächlich sind hier Brennstoffzellen wegen der Wandlung chemischer in elektrischer und dann mechanischer Energie doch etwas lauter, aber trotzdem recht leiser Natur. Dank Elektroantrieb zeigt sich die Brennstoffzelle zudem gerade in der Beschleunigung mit Top-Werten, da das maximale Drehmoment quasi sofort entfaltet werden kann.

Daimler beispielsweise versiert 2015 als Ziel zur Serienreife an, die Mercedes B-Klasse F-Cell (Brennstoffzelle) jedenfalls ist längst zu Testzwecken unterwegs. Der US-Autobauer Ford arbeitete ebenfalls am Brennstoffzellenantrieb, legt mittlerweile aber eher auf Elektroautos mit Akkus. Gleiches Bild bei BMW: Die Münchner hatten die Brennstoffzelle zwar bereits im Test, haben ihre Feldversuche jedoch unlängst eingestellt - die Forschung aber wollen die Münchner weiter führen...

Brennstoffzelle: Wasserstoff ist CO2-frei

Das große Plus von Brennstoffzelle und Wasserstoff ist zudem der Punkt, dass keinerlei CO2 entsteht. Allerdings ist Wasserstoff als natürlicher Rohstoff ziemlich selten, wobei Wasserstoff in gebundener Form wieder relativ häufig ist. Denn tatsächlich ist Wasserstoff - chemisch H2 - in Wasser (H2O) enthalten, ebenso in Erdöl, Erdgas, Kohle oder Biomasse, also in Kohlenwasserstoff. Allein in Form von Wasser wäre Wasserstoff somit mehr als genug vorhanden, wobei die Aufspaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff wieder Energie benötigt - und somit doch CO2 erzeugt.

Eine bessere Idee ist die Elektrolyse, in welcher Wasser chemisch aufgespalten wird, wobei zwar wieder elektrischer Strom nötig ist, der aber dank Wasserkraft durchaus CO2-neutral gewonnen werden kann. Im Norwegen finden derzeit erste Tests statt, erzeugt das skandinavische Land doch mehr Energie mit Wasserkraft als verbraucht werden kann. Ebenso ist Energie aus Solar oder Wind eine Idee für einen CO2-neutrale Produktion von Wasserstoff...

Brennstoffzelle: Der Tank bestimmt die Reichweite

Ähnlich wie bei den momentanen Elektroautos, deren Reichweite von der Kapazität der Akkus bestimmt wird, ist beim Brennstoffzellenauto der Tank entscheidend. Je mehr Wasserstoff der Tank aufnehmen kann, desto höher ist letzten Endes die Reichweite, wobei Wasserstoff weniger Energie liefert als Benzin - zumal hier der Tank deutlich leichter ist.

Nur einmal zum Vergleich gibt ein Kubikmeter Wasserstoff (flüssig bei minus 253 Grad Celsius) 2.360 Kilowattstunden Energie her, die gleiche Menge Benzin hingegen mit 8.760 kWh fast das Vierfache und Flüssiggas beim Autogasantrieb mit 6.966 kWh das Dreifache. Selbst Erdgas (Erdgasantrieb) - nicht zu verwechseln mit Autogas - liefert pro Kubikmeter noch 2.580 Kilowattstunden...

Pro Brennstoffzelle und Elektroantrieb spricht wieder die bessere Effizienz gegenüber Verbrennungsmotoren, da weniger Verlust durch Hitze auftritt. Ergo sind mit der Brennstoffzelle durchaus große Reichweiten möglich, wobei etwa der Tesla Roadster - mit herkömmlichen Elektroantrieb - einige Hundert Kilometer Reichweite schafft, obwohl die Akku-Leistung nur bei 55 kWh liegt.

Abrechnung: Die Brennstoffzelle in der Bilanz

Vergleicht man schließlich Wasserstoffantrieb und Elektroantrieb kommt es auf die Herstellung von Wasserstoff an. Bei der Herstellung aus Erdgas (Methan) etwa entsteht genauso viel Kohlendioxid (CO2), als würde das Erdgas direkt verbrannt werden, zumal mehr Energie benötigt wird und die Herstellung umweltschädlicher als die Erdgasverbrennung ist. Bei der Herstellung aus Bio-Methan wieder geht die Rechnung auf, denn obwohl der Energieaufwand der Gleiche ist, ist „Bio“ CO2-neutral.

Wird Wasserstoff aus Bio-Masse oder durch Elektrolyse und somit aus banalem Wasser gewonnen, die nötige Energie für die Herstellung zudem aus alternativer Energie wie Sonne, Wind und Wasser gestellt, macht die Sache also Sinn für die Umwelt. Experten allerdings bemängeln den geringen Wirkungsgrad der Brennstoffzelle, weswegen die Idee - angeblich - keine Chance hat. Auch das Umweltbundesamt sieht Wasserstoff und Brennstoffzelle wegen der hohen Energieverluste nicht als Zukunftstechnik.

Kurioserweise feilen den Unkenrufen zum Trotz etliche namhafte Hersteller wie Honda, Toyota, Daimler, Chrysler, Fiat oder General Motors an entsprechenden Konzeptmodellen, der Honda FCX jedenfalls ist und wird nicht der einzigste Modell seiner Art bleiben.

Konzeptmodelle mit Brennstoffzelle und Wasserstoff

Tatsächlich sind etliche Hersteller bei der Brennstoffzelle aktiv und haben bereits das eine oder andere Modell auf die Räder gestellt. Daimler beispielsweise baute schon von 1994 bis 2002 den Mercedes NECAR, heute hingegen sind Begriffe wie F-Cell, BlueZero oder der Mercedes F600 Hygenius sicher nicht unbekannt. Ex-Partner Chrysler zeigte bereits den Chrysler Natrium oder unter dem Label der Tochter Jeep den Jeep Commander II und den Jeep Treo. Der neuen Chrysler-Mutter Fiat ist das Thema ebenfalls bekannt, denkt man an Modelle wie Fiat Seicento Elettra H2 Fuel Cell, Fiat Seicento Hydrogen und Fiat Panda Hydrogen.

US-Riese General Motors zeigte bisher vier entsprechende Modelle: GM HydroGen3, GM HydroGen4, GM HyWire und GM Sequel. Honda mit seinem FCX Clarity muss eigentlich nicht noch einmal erwähnt werden, eher vielleicht Hyundai - Hyundai Santa Fé FCEV und Hyundai Tucson FCEV - wie ebenso Toyota mit seinen Modellen Toyota FCHV und Toyota Fine-N. Von Volkswagen hingegen ist der VW Bora Hy-motion und der Bora Hy-power bekannt, außerdem der VW Touran Hy-motion. Die Audi-Tochter stellte 2004 den A2H2 auf Basis des Audi A2 vor, die bayerische Konkurrenz BMW zwei Jahre zuvor den BMW 750hl. Letztlich erwähnenswert sei noch der Ford Focus FCV Hybrid und der Ford Morgan LifeCar wie ebenso der Nissan X-Trail FCHV und der Peugeot Quark...

Eher unbeachtet wurde zudem schon so manches Nutzfahrzeug mit der Brennstoffzelle ausgerüstet, die ehemalige Global-Union namens DaimlerChrysler war hier zum Beispiel schon recht oft in Aktion. Anno 1997 war es der NeBus, zuvor schon der Mercedes Sprinter, später in 2002 der Citaro BZ und 2009 der Citaro FuelCELL Hybrid. Interessant: Selbst Gabelstapler, Traktoren, Schiffe und sogar U-Boote wurden bereits als Test-Idee für die Brennstoffzelle verwendet.


Extra: Alle Antworten zur Prämie

Förderung Elektroautos und Plug-in-Hybridautos

Green-Motors.DE Kurzporträt

Green-Motors.de ist seit Ende 2010 das deutschsprachige Portal rund um alternative Fahrzeuge wie Elektroautos oder Hybride. Seither ist Green-Motors.de auf über 3.500 Seiten (Stand 11/2015) angewachsen, Tendenz steigend.

Neben täglichen Nachrichten bietet Green-Motors.de Infos zu entsprechenden Green Cars mit alternativen Elektroantrieb, Hybridtechnik oder LPG (Autogas) und CNG (Erdgas).

Sie haben Fragen, Anregungen, Wünsche? Dann schreiben Sie uns doch eine kurze Mail. Werbepartner und Sponsoren sind ebenfalls willkommen.

Green-Motors.DE Social Web

Green-Motors.de auf TwitterGreen-Motors.de auf FacebookGreen-Motors.de RSS Feed

Werbung

Green-Motors.DE Partnerseiten

100 Prozent Ökostrom

Benutzeranmeldung

Wer ist online

Zur Zeit sind 0 Benutzer und 7 Gäste online.

Eingetragen in...

Blogverzeichnisblogtotal.de

foxload.comBlogverzeichnis Bloggerei.de

Wir sind klimaneutral!