Wasserstoffantrieb

Ein Wasserstoffantrieb nutzt Wasserstoff als Treibstoff. Im Wesentlichen lassen sich zwei Konzepte unterscheiden:

die Verbrennung in einem Verbrennungsmotor - siehe auch Wasserstoffverbrennungsmotor
die Umsetzung in einer Brennstoffzelle mit nachgeschaltetem Elektromotor - siehe auch Brennstoffzellenfahrzeug

Treibstoff und Abgase

Wasserstoff ist keine Primärenergie, sondern ein Energieträger. Zu seiner Herstellung ist Energie erforderlich, die bei der chemischen Reaktion im Motor oder in der Brennstoffzelle wieder freigesetzt wird.

Es wird immer wieder behauptet dass die "Abgase" reiner Wasserdampf wären, dies stimmt beim Einsatz in Verbrennungskraftmaschinen nicht, da bei hohen Temperaturen im Brennraum Stickstoffmonoxide aus dem Stickstoff der Luft entstehen. Bei den mit Wasserstoff möglichen hohen Luftüberschüssen entsteht jedoch weit weniger Stickoxid als bei anderen Kraftstoffen.

Erzeugung

Die wesentlichen technisch verfügbaren Verfahren zur Wasserstofferzeugung sind die Elektrolyse von Wasser und die thermochemische Konversion kohlenstoffhaltiger Energieträger bei Temperaturen von 300 bis 1000° Celsius. Das älteste Verfahren dieser Art ist die Dampfreformierung (Steam-Reforming). Mit diesem Verfahren wurde früher aus Kohle und Wasserdampf das Stadtgas (Synthesegas) hergestellt, das ca. 60% Wasserstoff enthielt. Durch weitere Prozessschritte kann nahezu der gesamte Energieinhalt des Energieträgers an Wasserstoff gebunden werden. Große Bedeutung hat das Verfahren für Biomasse, denn damit kann, ohne Umweg über die Stromherstellung, Wasserstoff mit hoher Ausbeute gewonnen werden. In einem wissenschaftlich nachprüfbaren Szenario wurde nachgewiesen, dass das Potenzial der Land- und Forstwirtschaft ausreicht, Europa (EU-25) zu 100% mit Energie und zu 100% mit Nahrungsmitteln zu versorgen. Nur kostengünstiger regenerativ gewonnener Wasserstoff, Bio-Wasserstoff ermöglicht einen echten Fortschritt für den Antrieb der Zukunft. Die bestehende Subventionierung EEG verhindert aber zur Zeit die Produktion von solarem Wasserstoff.

Speicherung

Ein Problem bei der Verwendung von Wasserstoff für den Antrieb von Fahrzeugen stellt die Speicherung dar. Zur Zeit sind zwei Systeme technisch verfügbar: Die Speicherung von flüssigem Wasserstoff bei tiefen Temperaturen (20 Kelvin) oder die Speicherung von gasförmigem Wasserstoff unter hohem Druck. Beide Konzepte befinden sich in der Erprobung in Fahrzeugen. Konzepte, die noch einen höheren Entwicklungsbedarf haben, sind die Speicherung in Metallhydrid-Speichern oder in Nanotubes.

Viele Experten meinen, dass Wasserstoff anstelle von Strom der sekundäre Energieträger der Zukunft sein könnte, da bei Verwendung geeigneter Energiequellen zur Wasserstofferzeugung eine Nutzung ohne Freisetzung von CO₂ möglich ist. Für eine gute Ökobilanz ist es daher notwendig, dass die eingesetzte Energie aus nachhaltigen Quellen stammt. Der Naturflächenverbrauch nachhaltiger Quellen könnte die Kernkraft als CO₂-neutrale Primärenergiequelle in Zukunft wieder mehr in den Vordergrund rücken, allerdings müsste Kernenergie dann stärker subventioniert werden, weil Wasserstoff aus Biomasse billiger als Wasserstoff aus Kernenergie wäre.

Anwendungsbeispiele

Im November 2004, nach einer 9-Jährigen Planungs- und Vorbereitungsphase, eröffnete Aral die erste öffentliche Wasserstoff-Tankstelle Deutschlands in einer versteckten Ecke des Münchner Flughafens. In diesem Zusammenhang erklärten die Automobilkonzerne BMW und DaimlerChrysler, mit marktreifen Fahrzeugen sei etwa im Jahre 2020 zu rechnen.

Eine Kleinserie wasserstoffbetriebener Busse wurde von der DaimlerChrysler-Tochter EvoBus gebaut und zur Erprobung an Großstädte in aller Welt zur Verfügung gestellt. Da es sich hierbei um Stadtbusse handelt, entfällt das Problem des fehlenden Tankstellennetzes. In der Stadt ist nur eine Tankstelle auf dem Betriebshof des Busbetreibers nötig. 2004 wurden wasserstoffgetriebene Busse in einem gemeinsamen Projekt von DaimlerChrysler, Shell und dem isländischen Umweltministerium in Reykjavík erprobt.

Bereits im August 2004 hatte der TÜV-Rheinland das Wasserstoff-Fahrzeug Hysun3000 zugelassen.

In Hamburg sind seit 2004 drei durch Brennstoffzellen und Elektromotoren angetriebene Busse in der praktischen Erprobung, sechs weitere seit April 2006. Das Projekt der Hamburger Hochbahn AG heißt HH2.

Weblinks

http://www.l-b-systemtechnik.com
http://www.umweltlexikon-online.de/fp/archiv/RUBmobilitaetverkehr/Wasserstoffmotor.php
http://www.challengebibendum.com/cm/_FRONTS/s1/pages/home/index.jsp
http://www.hydroguide.de/wasserstoff_als_kraftstoff.htm
http://www.bio-wasserstoff.de/ - Wasserstoff aus Biomasse
http://www.argemuc.com/ - Projekt zur Erprobung von Wasserstofffahrzeugen am Münchner Flughafen
http://www.h-cars.com/ - Zukunft des Automobils

Literatur

Karl-Heinz Tetzlaff; Bio-Wasserstoff - Eine Strategie zur Befreiung aus der selbstverschuldeten Abhängigkeit vom ÖL; BoD Verlag (2005); ISBN 3-8334-2616-0