Was den Verbrennungsmotor ablösen kann

Wie gefährlich ist der Antrieb eines Autos mit Wasserstoff? Lässt sich Wasserstoff mit Sonnenenergie herstellen? Und kann ein Auto nur mit Sonnenantrieb fahren? Jugendliche vom Agricolagymnasium haben recherchiert.

Seit einigen Jahren kann man PKW mit Ottomotoren für den Betrieb mit Autogas, Erdgas oder Wasserstoff umrüsten. Stellt dies eine Alternative zu herkömmlichen Kraftstoffen dar?

Prof. Thomas von Unwerth: Die Umrüstung von Verbrennungsmotoren zur Anwendung alternativer Kraftstoffe verringert bzw. vermeidet - im Fall des Wasserstoffs - CO2-Emissionen. Feinstaub und Stickoxide entstehen dennoch bei der Verbrennung, sodass wie im herkömmlichen Auto eine Abgasnachbehandlung erforderlich sein kann.


Ist der in Deutschland derzeit favorisierte Umstieg auf batteriegetriebene Elektroautos die Alternative zum Verbrennungsmotor?

Die batterie-elektrische Mobilität ist vor allem im Kurzstreckenbetrieb aufgrund des größtmöglichen Wirkungsgrades eine der vielversprechendsten Alternativen zum Verbrennungsmotor. Die Langstrecke und der Güterverkehr stellen für die heutige Batterietechnik noch erhebliche Herausforderungen dar.

Inwiefern senkt üblicher Komfort wie Heizung, Klimatisierung, Fahrzeug- und Unterhaltungselektronik die Reichweite des batteriebasierten Antriebskonzeptes?

Für Klimatisierung und Elektronik unterscheidet sich der Energiebedarf bei batterie-elektrischen Fahrzeugen nicht von herkömmlichen Autos. Ein großer Unterschied besteht jedoch bei der Heizung. Während bei Verbrennungsmotoren die Abwärme ohne Einbußen bei der Reichweite genutzt werden kann, steht beim batterie-elektrischen Antrieb aufgrund des hohen Wirkungsgrads kaum nutzbare Abwärme zur Verfügung. Zum Heizen muss daher zusätzlich Energie aus der Batterie entnommen werden. Deshalb kann sich im Winterhalbjahr die Reichweite vor allem im Stadtverkehr leicht halbieren. Beim Brennstoffzellenfahrzeug hingegen ist durch den Wirkungsgrad des Brennstoffzellensystems von rund 50 Prozent ausreichend Abwärme bei einer Temperatur von rund 80 Grad Celsius zum Heizen verfügbar.

Als große Nachteile werden oft die lange Ladedauer der Batterien und die geringe Reichweite der Fahrzeuge genannt. Gibt es diese Nachteile bei der Nutzung von Brennstoffzellen auch?

Der Betankungsvorgang eines Fahrzeugs mit Wasserstoff unterscheidet sich kaum vom Tanken mit Benzin oder Diesel und dauert etwa drei bis fünf Minuten. Die Reichweite mit einer Tankfüllung ist mit der von Benzin- und Dieselfahrzeugen vergleichbar.

Wie groß ist das Sicherheitsrisiko beim Mitführen des Wasserstoffs im Auto, den die Brennstoffzellen benötigen?

Die Entflammtemperatur für Wasserstoff liegt mit 575 Grad Celsius deutlich über der von Benzin und Diesel. Die Brennstoffzelle arbeitet bei 80 bis 90 Grad Celsius. Das größte Risiko geht vom sehr hohen Druck von 700 Bar im Wasserstofftank des Fahrzeugs aus. Der Tank wird deshalb sehr umfangreichen Tests unterzogen, die sicherstellen, dass sowohl im Betrieb als auch im Falle eines Unfalls die Gefährdung minimal ist. Es existieren mehrere Sicherheitseinrichtungen, die so bei einem Feuer den Wasserstoff kontrolliert aus dem Tank entweichen lassen, sodass es zu keiner Explosion kommen kann.

Zum Schluss noch eine wichtigeFrage: Kann der Wasserstoff ohne den Einsatz klimaschädigender Energieträger produziert werden?

Aktuell entstehen an mehreren Standorten in Deutschland Versuchsanlagen, die mit Hilfe von regenerativ erzeugtem Strom aus Wasser Sauerstoff und Wasserstoff in hoher Qualität produzieren. Diese Power-to-Gas-Anwendungen können dabei helfen, die Schwankungsanfälligkeit der erneuerbaren Energiequellen Photovoltaik und Windkraft auszugleichen. Wasserstoff kann dann zum Beispiel bis zu einem Anteil von fünf Prozent ins bestehende Erdgasnetz eingespeist oder an Tankstellen beispielsweise für Straßen- oder Schienenfahrzeuge zur Verfügung gestellt werden.


"Umwelt macht Schule"

An dem Projekt "Umwelt macht Schule" nehmen Schüler aus 30 weiterführenden Schulen und zehn deutschen Tageszeitungen teil. Es wird vom Bundesumweltministerium unterstützt. Die Schüler setzen sich unter pädagogischer Anleitung mit aktuellen Umweltthemen auseinander. Als Ergebnis des Projekts finden Sie die von den Schülerinnen und Schülern selbst recherchierten und verfassten Artikel in ihrer regionalen Partnerzeitung. Umgesetzt wird das Projekt unter der Schirmherrschaft von Bundesumweltministerin Svenja Schulze durch das IZOP-Institut in Aachen.

Bewertung des Artikels: Ø 5 Sterne bei 6 Bewertungen
1Kommentare
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  • 3
    0
    langi001
    10.07.2019

    Es gibt ja schon Brennstoffzellen-Autos z.B. von Toyota und Hyundai. Wie ist die Situation beim Tanken von Wasserstoff? Gibt es da schon eine nennenswerte Infrastruktur?



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