Verfasst von: Martin Rösler | 3. März, 2008

MIG IV: Wasserstoff

Wasserstoff wird als alternativer Kraftstoff neben den fossilen und den Biokraftststoffen der ersten und zweiten Generation angesehen.
BMW hat sich beispielsweise mit dem Wasserstoffkonzept vielerlei Gedanken gemacht. Bereits vor einigen Jahren fuhren mit Hydrogen - getriebene BMW’ durch unser Land. Mich beeindruckte auf der IAA 2007 der neue Hydrogen 7. Zugegeben, verbessern kann man. Muss man auch. Aber gerade auch der Einsatz in Bussen macht Sinn und wird auch von Daimler bzw. Evobus getestet.
Übersicht Generationen der Kraftstoffe

In der aktuellen Ausgabe der VDI - nachrichten beschäftigt sich ein Artikel mit dem 4. Wasserstoff Congress in Essen. “Wasserstoff wird vordringlich im Automobilbereich Anwendung finden.”

Probleme gibt es aber zuhauf: flüssig oder gasförmig? - Ist die Technologie in den Fahrzeugen überhaupt erschwinglich? - Wie kommt der Wasserstoff an die Tankstelle? Heuer besitzen derartige Fahrzeuge relativ kurze Reichweiten mit hohem Verbrauch. Der Vorteil liegt aber auch darin, dass Wasserstoff - wie im 7er BMW verbrannt - als auch in Brennstoffzellenanwendungen eingesetzt werden kann. Kein anderer Treibstoff hat diese doppelte Möglichkeit. Das angesprochene Problem mit der Infrastruktur ist, dass ein 40000 km langes Pipelinenetz mit 5000 Tankstellen geschaffen werden muss. Das verspricht Arbeitsplätze. Aber wieviele Kilometer hinter der deutschen Grenze werde ich mit meinem Wasserstofffahrzeug zum stehen kommen? - Das Tankstellennetz mit der Pipelineversorgung rechnet sich übrigens eher, als ein mobiles Transportnetz mit Lkw’s.
Die Kostenersparnis liegt hier bei 0,01 € pro kg Wasserstoff. Für den Fahrzeughalter wird es allerdings etwas teurer als mit einem herkömmlichen Verbrennungsmotor: etwa 2,05 - 2,90 € statt 1,60 - 2,60 € pro 100 km.

Bis 2020 will man umrüsten. Das Tankstellennetz soll entstehen und die Produktion von Wasserstoff mit Hilfe von Solarenergie sollte auch von den derzeit 7% um einiges zunehmen. Die restlichen 93% der 20 Mrd. m³ werden durch den Einsatz fossiler Energieträger bereitgestellt. Umweltfreundlich mit Wasserstoff unterwegs zu sein, heißt also: Erzeugung des Wasserstoffs per Elektrolyse aus regenerativen Energieträgern.

Verfasst von: Martin Rösler | 6. Februar, 2008

MIG III: Sauber verbrannt

Sauber verbrennen - ein Widerspruch in sich? - Seit 1990 wurde der Schadstoffausstoß von Nutzfahrzeugen beispielsweise um 97% gesenkt. Wie ist das möglich?

Es ist ein Zusammenspiel aus technischen und grundlegenden wissenschaftlichen Gegebenheiten. Zu den technischen zählt, dass eine Optimierung der Verbrennung im Brennraum optimiert wurde. Die Common - Rail - Technologie in Verbindung mit der Turbolader - Technik tragen insbesondere dazu bei. Aber auch die werkstofftechnischen Errungenschaften wie hochfester Leichtbau. Hierdurch wird die Masse des Fahrzeugs erheblich vermindert, was einen geringeren Kraftstoffverbrauch und somit auch weniger Schadstoffemissionen mit sich bringt.

Grundsätzlich basieren alle technischen Wunderwerken auf der Chemie und Physik. Insbesondere im Motorraum die Chemie. Alles ist irgendwie im Gleichgewicht - jede chemische Reaktion. Manchmal liegt das Gleichgewicht allerdings auf der Produktseite - und manchmal mehr auf der der Ausgangsstoffe. Bedingt durch die hohe Temperatur im Brennraum und dem hohen Luftgehalt (14 Teile Luft zu einem Teil Kraftstoff) existiert auch sehr viel Stickstoff und Sauerstoff im Zylinder. Bei hohen Temperaturen verbinden sich diese Elemente zu Stickoxiden, die wiederum bodennahes Ozon verursachen können. Die hohen Temperaturen haben aber den Vorteil, dass der Kraftstoff nahezu vollständig verbrennt. Was tun?

Eine Möglichkeit ist es, die Verbrennungsspitzentemperatur zu senken. Dazu wird hinter dem Auslasskrümmer (siehe MIG II) ein Teil des Abgasstroms der Frischluft zugeführt. Dadurch befindet sich im Zylinder Abgas, das sich inert verhält. Das bedeutet: es nimmt nicht an der Verbrennung teil - also wird dadurch die Temperatur und damit auch die NOx - Emission gesenkt. Allerdings wird der Kraftstoff ungünstig verbrannt - es entstehen aufgrund der geringen Temperatur mehr Rußpartikel.
An dieser Stelle ist im Grunde die Grenze der motorinternen Möglichkeiten zur Emissionsminderung erreicht.

Man sieht also: das Zusammenspiel von chemischen und physikalischen Gesetzen in Kombination mit Werkstoffwissenschaften geht mit der Entwicklung neuer Technologien einher. - Alles beinflusst sich gegenseitig, steht im Gleichgewicht.

Zielkonflikt Ruß, NOx (C) hydraulik-ring.com

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