Verbrennungsmotoren

Dieselmotoren (Selbstzünder)

Biodiesel kommentieren »

Biodiesel ist dem Dieselkraftstoff von seinen Viskösitäts- und Brennwerteigenschaften am ähnlichsten. Jedoch wird der Biodiesel nicht aus mineralischen Ölen hergestellt wie der herkömmliche Diesel aus Rohöl, sondern ist ein rein pflanzlicher Rohstoff. Deshalb wird er auch als erneuerbare Energie bezeichnet. Biodiesel wird meistens durch den Anbau von Raps gewonnen, so wird im Allgemeinen Sprachgebrauch der Biodiesel mit Rapsdiesel (chemische Bezeichnung: RME für Rapsölmethylester) gleichgesetzt.
Biodiesel kann in prozentualen Schritten von 5, 10 oder 20 % dem herkömmlichen Diesel beigemischt werden, so spricht man von B5, B10 oder B20-Kraftstoff. Demnach ist B100 reiner Biodiesel.

Vorteile:

Fakt ist …

Nachteile:

Fakt ist aber auch …

Pflanzenöl kommentieren »

Zwar verstehen die meisten Autofahrer unter Pflanzenöl-Kraftstoff den schon erwähnten Rapsöl-Kraftstoff alias Biodiesel, jedoch können Dieselmotoren mit der entsprechenden Umrüstung mit jeglicher Art von Pflanzenöl (umgangssprachlich: Pöl) als Treibstoff genutzt werden. Es gibt ca. 1000 verschiedene Ölpflanzen, die als pflanzliche Biokraftstoffe genutzt werden könnten darunter als bekannteste Vertreter das Rapsöl, Sonnenblumenöl, Olivenöl, Kürbiskernöl, Maiskeimöl, Palmöl und viele weitere exotischere Ölpflanzen. Nach entsprechender Reinigung und Entwässerung können auch gefilterte Speisealtöle und Speisefette als Energielieferant genutzt werden.

Vorteile:

Fakt ist …

• … daß die Ölpflanze eine regenerative Energiequelle ist, d.h. sie kann durch landwirtschaftlichen Massenanbau immer wieder hergestellt werden
• … daß bei der industriellen Weiterverarbeitung von Ölpflanzen keine schädlichen Abfallstoffe entstehen, somit ist die nachhaltige umweltbewußte Herstellung gewährleistet
• … daß sich eventuelle Umrüstungsreparaturen des Fahrzeugs zwecks Gebrauch von Pflanzenöl durch den niedrigeren Biokraftstoff amortisieren können
• … daß durch eine nachhaltige Umwelt-und Agrarpolitik jedes Nationalstaates und prozentuale Beimischung von Biokraftstoffen zum Diesel die CO2-Bilanz verbessert werden könnte
• … daß die Klimabilanz beim Verbrennungsprozess von Pflanzenöl vorteilhaft ist, da die Abgasemissionen höchstens die Menge CO2 enthalten, welche beim Wachstum der Pflanze durch die Photosynthese aufgenommen worden ist

Nachteile:

Fakt ist aber auch …

• … daß bei der Verwendung von Pflanzenöl als Biokraftstoff ähnliche Umweltbelastungen entstehen wie beim Rapsöl-Anbau
• … daß reines Pflanzenöl schwerer entflammbar und zähflüssiger ist als der herkömmliche Diesel
• … daß bei Nutzung der gesamten deutschen Anbaufläche gerade mal 5-10 % des Treibstoffbedarfs der autofahrenden Gesellschaft gedeckt werden könnten
• … daß Monokulturen, also der alleinige Anbau von Ölpflanzen schädlich ist für die Vogeltierwelt
• … daß Anbauflächen von Ölpflanzen die Anbauflächen für Nahrungsmittel verdrängen
• … daß durch den hohen Einsatz von Pflanzenschutzmitteln das Grundwasser stärker belastet wird
• … daß Ölpflanzen-Monokulturen Lachgas freisetzen – ein 298-fach stärkeres Treibhausgas als CO2
• … daß der Großteil der Dieselmotoren der 2. Generation ohne entsprechende Umrrüstung kein Pflanzenöl verträgt
• … daß durch den sorglosen Verbrauch von Pflanzenöl enorme Schäden mit horrenden Reparaturkosten an Motor, Schläuchen und Elektronik entstehen können bis hin zum Totalschaden
• … daß die europaweite Tankstellenversorgung mit Pflanzenöl miserabel ist

SunDiesel kommentieren »

Eine andere Möglichkeit alternative Treibstoffe auf Pflanzenbasis zu erzeugen ist das vielsprechende Synthetisieren von SunDiesel (oder auch SunFuel bei VW, Biotrol bei Daimler). Hier werden unter dem Begriff BtL, was soviel heisst wie Biomass to Liquid (deutsch: Biomasse zu Flüssigstoff), aus fester Biomasse zumeist Holz, Stroh und alle anderen cellulose-, hemicellulose- und linginhaltige Stoffe in einem komplizierten chemischen Syntheseverfahren zuerst in ein Gas verwandelt, welches dann im zweiten Schritt zu Flüssigtreibstoff transformiert wird.

Vorteile:

Fakt ist …

• … daß cellulosehaltige Biomasse eine regenerative Energiequelle ist, d.h. sie kann durch landwirtschaftlichen Massenanbau immer wieder hergestellt werden. Vor allem die Verwendung von Altholz und Abfallstoffen der Landwirtschaft machen die BtL-Produktion so zukunftsweisend
• … daß bei der industriellen Weiterverarbeitung von Biomasse keine schädlichen Abfallstoffe entstehen, somit ist die nachhaltige umweltbewußte Herstellung gewährleistet
• … daß durch eine nachhaltige Umwelt-und Agrarpolitik jedes Nationalstaates und prozentuale Beimischung von Biokraftstoffen zum Diesel die CO2-Bilanz verbessert werden könnte
• … daß die Klimabilanz beim Verbrennungsprozess von SunDiesel vorteilhaft ist, erste Testversuche ergaben eine 40 %-ige Einsparung an Kohlenmonoixd und fast keine Rußparitkel
• … daß durch dieses BtL-Sytheseverfahren Treibstoffe sowohl für Diesel- wie auch Ottomotoren einerseits im flüssigen andererseits in gasförmigen Aggregatzustand möglich sind
• … daß keine hohen Umrüstkosten am derzeitigen Fahrzeugbestand vonnöten sind um BtL in herkömmlichen Dieselmotoren verbrennen zu können
• … daß die Nachteile beim Anbau von Monokulturen wie z.B. bei Ölpflanzen wegfallen
• … daß SunDiesel durch seine Cetanzahl von 70 (EU-Norm mind. 49) eine hohe Zündwilligkeit aufweist

Nachteile:

Fakt ist aber auch …

• … daß man durch den 7 % niedrigeren Energiegehalt von SunDiesel mit Leistungsabfall rechnen muss
• … daß das Syntheseverfahren derzeit nur mit Holz oder Stroh erfolgreich gelungen ist
• … daß der Import von Holz zwecks Herstellung von SunDiesel durch seine langen Tranportwege die Klimabilanz nicht verbessert
• … daß bei der Herstellung von Biomasse und deren landwirtschaftliche Bereitstellung zum Syntheseprozess im Hinblick auf Energieeinsatz die Klimabilanz neutral gehalten werden muss
• … daß es sich hier immer noch um ein Pilotprojekt der Firmen Choren, Daimler und Volkswagen handelt und eine industrielle Markteinführung und Ausbau des europaweiten Versorgungsnetzes Jahrzehnte dauern kann

Benzin-/Ottomotoren (Fremdzünder)

Autogas (LPG) kommentieren »

Ein Treibstoff, der sich mittlerweile immer mehr durchsetzt und europa-und weltweit alternativ flächendeckender an Tankstellen angeboten wird ist das LPG (lies: Liquified Petroleum Gas) im Volksmund auch Autogas genannt. Es handelt sich hier wie schon aus dem englischen Begriff zu ersehen ist, um ein Flüssiggas, das aus herkömmlichen Benzin also der Weiterverarbeitung fossiler Brennstoffe industriell gewonnen wird. Es kann durch eine entsprechende Fahrzeugumrüstung in herkömmlichen Ottomotoren zum Einsatz kommen. Meistens wird in der Reserveradeinbuchtung der runde Autogas-Tank untergebracht. Denkbar sind aber auch Flüssiggas-Flaschen im Kofferraum, die jedoch die Transportkapazität mindern bzw. auch Unterflurtanks d.h. also Tanks, die am Fahrzeugunterboden angebracht oder installiert werden. Dies hängt je von Fahrzeugmodell und Marke ab. Je nach Tankvolumen können somit zwischen 350 und 1000 km Reichweite bewältigt werden. Es gibt 2 Möglichkeiten der technischen Umsetzung: entweder der Vollbetrieb oder bivalenter Betrieb. Beim Vollbetrieb wird das gesamte Fahrzeug allein durch Autogas angetrieben. Vor allem seriengefertigte Neuwagen bevorzugen diese Art. bei Gebrauchtwagen wird meistens durch einen im Fahrzeuginneren angebrachten Schalter der bivalente Antrieb, also das Wechseln zwischen Benzin-und Autogasantrieb ermöglicht.

Vorteile:

Fakt ist …

• … daß Autogas umweltfreundlicher verbrennt als herkömmliches Benzin, in Zahlen: 20 % weniger Stickoxide, 15 % weniger CO2, 50 % weniger unverbrannte Kohlenwasserstoffe
• … daß Autogas in Deutschland und den meisten europäischen Ländern steuerlich begünstigt ist und somit im Schnitt ca. 0,72 €/Liter kostet
• … daß sämtlche Ottomotoren des bundesweiten Gebraucht-Fuhrparkes schnell umgerüstet werden können zu ziemlich “geringen” Mehrkosten, die sich bei fast 50 % geringerem Literpreis schnell amortisieren
• … daß Deutschland mit über 4000 Autogas-Tankstellen das dichteste Versorgungsnetzwerk im europäischen Vergleich hat mit steigender Tendenz, somit ist national die Verfügbarkeit dieses Treibstoffes besser als beim Erdgas (CNG)
• … daß man im Zuge des bivalenten Antriebes auf den Benzintank nicht verzichten muss und immer noch Benzin als Starter-oder Notfalltreibstoff verwenden kann

Nachteile:

Fakt ist aber auch …

• … daß es sich hier immer noch um einen fossilen demnach schwindenden Rohstoff handelt, wenn auch um einen Rohstoff der 2. Generation. Längerfristig gesehen ist LPG keine endgültige Lösung des Mobiltätsproblems der Zukunft und kann keine echte Alternative sein für kommende Generationen
• … daß der Hauptbestandteil von Autogas Benzin ist, somit also gekoppelt ist an die stetig steigende Preisspirale des fossilen Rohstoffs Öl
• … daß die Nachfrage und Popularität von Autogas immer noch zu gering ist um eine bessere Klimabilanz zu erreichen
• … daß durch die größere Verdrängung des Sauerstoffes durch das Autogas ein etwa 15 % höherer Verbrauch für die gleiche Strecke bzw. Reichweite vonnöten ist
• … daß beim grenzüberschreitenden Verkehr und Vollbetrieb eine genaue Reiseinformation und Routenwahl bezüglich der Versorgung extrem wichtig ist

Erdgas kommentieren »

Im Gegensatz zum Autogas, dass auf keinen Fall mit Erdgas gleichgesetzt werden darf, allein schon wegen dem geologischen Ursprung und der andersartigen industriellen Verarbeitung, kann Erdgas (CNG, lies: Compressed Natural Gas) nicht nur zum Heizen und Kochen in Haushalten genutzt werden, sondern steht dem mobilen Menschen als alternativer Treibstoff zur Verfügung. Zwar hat sich Erdgas ziemlich gut bei öffentlich-rechtlichen Unternehmen wie Stadtbusse und Taxiunternehmen durchgesetzt, der große Erdgasfahrzeugboom im privaten Konsumentenbereich ist trotz Serienfahrzeugangebot vieler Markenhersteller bis dato ausgeblieben. Dabei kann ähnlich wie beim LPG-Betrieb jeder handelsübliche Ottomotor zum Erdgasbetrieb umgerüstet werden mit ähnlichen Vor-und Nachteilen. Dann spricht man vom bivalenten Antrieb. Das Gegenstück dazu ist der monovalente Antrieb, hier handelt es sich um ein reines Erdgasfahrzeug, dass aber einen Nottank von 15 l Benzin bereitstellt. Ein reiner Erdgasmotor ist technisch besser abgestimmt, hat einen optimaleren Kraffstoffverbrauch zu günstigeren Schadstoffemissionswerten. Der wohl beste Entscheidungsgrund zum Kauf eines Erdgasfahrzeugs ist die staatlich steuerliche Subvention, einerseits des Treibstoffs Erdgas andererseits durch eine minimierte Kraftfahrzeugsteuer.

Vorteile:

Fakt ist …

• … daß Erdgas umweltfreundlicher verbrennt als herkömmlicher Flüssigtreibstoff, in Zahlen: bei Hi-Gas bis zu 25 % weniger Kohlendioxid (CO2), bis zu 75 % weniger Kohlenmonoxide (CO) und bis zu 60 % weniger Kohlenwasserstoffe (HC), bei Low-Gas bis zu 5 % weniger Kohlendioxid (CO2), bis zu 50 % weniger Kohlenmonoxide (CO), bis zu 80 % weniger Kohlenwasserstoffe (HC), bis zu 70 weniger Stickoxide (NOx) und fast keine Rußpartikel
• … daß Erdgas in Deutschland und den meisten europäischen Ländern steuerlich begünstigt ist und somit der kg-Preis wesentlich günstiger ist als konventioneller Treibstoff
• … daß sämtlche Ottomotoren des bundesweiten Gebraucht-Fuhrparkes schnell umgerüstet werden können zu Mehrkosten zwischen 3000 und 4500 €, die sich bei geringerem kg-Preis nach ca. 40 000 bis 50 000 km amortisieren
• … daß es bereits Erdgas-Serienfahrzeuge von diversen Markenherstellern gibt wie z. B. Mercedes-Benz, VW, Ford, Honda, Toyota, Fiat, Citroen, Opel etc.
• … daß man im Zuge des bivalenten Antriebes auf den Benzintank nicht verzichten muss und immer noch Benzin als Teibstoff verwenden kann
• daß andere Gasarten (z. B. Biogas) mit ähnlichen Verbrennungs-und Verdichtungseigenschaften als zusätzliche Energiequelle genutzt werden können

Nachteile:

Fakt ist aber auch …

• … daß es sich bei Erdgas immer noch um einen fossilen demnach schwindenden Rohstoff handelt. Längerfristig gesehen ist CNG keine endgültige Lösung des Mobiltätsproblems der Zukunft und kann keine echte Alternative sein für kommende Generationen
• … daß Erdgas ein fossiler Rohstoff ist, somit also auf dem Weltmarkt gekoppelt ist an die stetig steigende Preisspirale des Rohstoffs Öl
• … daß die Nachfrage und Popularität von Erdgas für Privatnutzer immer noch viel zu gering ist um eine bessere Klimabilanz zu erreichen
• … daß es gerade mal 800 Erdgas-Tankstellen in Deutschland gibt, somit die Infrastruktur für Erdgasfahrzeuge stark ausbaufähig ist. Europaweit sieht es zum Teil noch schlechter aus, es ist ein starkes Nord-Süd-Gefälle bemerkbar
• … daß beim grenzüberschreitenden Verkehr und Vollbetrieb eine genaue Reiseinformation und Routenwahl bezüglich der Versorgung extrem wichtig ist

Biogas (Bio-Methan) kommentieren »

Wenn wir über Erdgas als alternativen Treibstoff zum herkömmlichen Rohöl sprechen, darf natürlich noch eine umweltfreundlichere Methode der Treibstoffgewinnung nicht unerwähnt bleiben. Als Alternative zur Alternative sozusagen kann Biogas auf Erdgas-Qualitätsniveau aus Biomasse hergestellt werden. Zur Biomasse zählen sämtliche organischen Stoffe, die von ihren Primärproduzenten (Pflanzen) durch die Photosynthese bereit sind nicht nutzbare Stoffe wie Kohlendioxid, Wasserstoff und Mineralstoffe in Kohlenhydrate zu transformieren. Diese “organisch gespeicherte Sonnenenergie” kann später in einem großindustriellen chemischen Verfahren zu Biogas umgewandelt werden. Als Biomasse können somit sinnvollerweise Bioabfälle, Holz oder andere (Zucht)pflanzen wie z. B. Mais und Getreide dienen. Selbst Dung kann als Biomasse zur Gewinnung von Biogas (auch Kompogas) genutzt werden. Eine Perfektionierung des Produktionsablaufs und klimaneutrale Abstimmung der eingesetzten Energielieferanten zur Gewinnung von Biogas im großindustriellen Maßstab könnten somit eine der zukunftsweisendsten Alternativen zur Lösung unseres Mobilitätsproblems sein.

Vorteile:

Fakt ist …

• … daß cellulosehaltige Biomasse eine regenerative Energiequelle ist, d.h. sie kann durch landwirtschaftlichen Massenanbau immer wieder hergestellt werden. Vor allem die Verwendung von Altholz und Abfallstoffen der Landwirtschaft machen die Biogas-Produktion so zukunftsweisend
• … daß Biogas umweltfreundlicher verbrennt als herkömmlicher Flüssigtreibstoff und Erdgas, da nur die Menge an CO2 in die Atmosphäre bzw. den Kohlenstoffkreislauf abgegeben wird, die zuvor von den Primärproduzenten gespeichert worden sind
• … daß Biogas in Deutschland und den meisten europäischen Ländern steuerlich begünstigt ist und somit der kg-Preis wesentlich günstiger ist als konventioneller Treibstoff
• … daß sämtlche Ottomotoren des bundesweiten Gebraucht-Fuhrparkes schnell umgerüstet werden können zu Mehrkosten zwischen 3000 und 4500 €, die bei geringerem kg-Preis amortisiert werden
• … daß es bereits Erdgas-Serienfahrzeuge von diversen Markenherstellern gibt wie z. B. Mercedes-Benz, VW, Ford, Honda, Toyota, Fiat, Citroen, Opel etc.
• … daß man im Zuge des bivalenten Antriebes auf den Benzintank nicht verzichten muss und immer noch Benzin als Teibstoff verwenden kann

Nachteile:

Fakt ist aber auch …

• … daß Zuchtpflanzenanbauflächen die Anbauflächen für Nahrungsmittel verdrängen, das führt zu steigenden Lebensmittelpreisen auf dem Weltmarkt und zur Entscheidung Tank oder Teller?, was in Entwicklungs-und Drittstaaten zu sozialen Unruhen führen kann, wie die Tortilla-Krise in Südamerika es aufzeigte
• … daß bei der großindustriellen Herstellung von Biogas in einer Biogasanlage nur Energie aus Solar-, Wasser und Windkraftwerken genutzt werden darf um eine neutral-positive Klimabilanz zu bekommen
• … daß die Nachfrage und Popularität von Biogas für Privatnutzer immer noch viel zu gering ist um eine bessere Klimabilanz zu erreichen
• … daß es gerade mal 800 Erdgas-Tankstellen in Deutschland gibt, somit die Infrastruktur für Erdgas-und Biogasfahrzeuge stark ausbaufähig ist. Europaweit sieht es zum Teil noch schlechter aus, es ist ein starkes Nord-Süd-Gefälle bemerkbar
• … daß beim grenzüberschreitenden Verkehr und Vollbetrieb eine genaue Reiseinformation und Routenwahl bezüglich der Versorgung extrem wichtig ist

Bio-Ethanol / Alkohol kommentieren »

Im Zuge des Biomass to Liquid-Verfahrens kann noch ein weiterer alternativer Biokrafstoff für den Einsatz in Benzin-und Ottomotoren hergestellt werden. Man redet hier von Bioethanol (auch Agraralkohol) der dem gewöhnlichen Benzin beigemischt werden kann um das Emissionsverhalten während des Verbrennungsprozesses nachhatlig zu verändern. Je nachdem wie hoch der Ethanol-Anteil im herkömmlichen Benzin ist, redet man von E2, E6, E10, E15, E25, E60, E85 oder E100. Bei E85 handelt es sich demnach um eine neue Treibstoffart mit 85 % Ethanol und 15 % Benzin, bei E100 logischerweise um reines Bioethanol. Wie bei SunDiesel oder Biogas wird für die Herstellung von Bioethanol pflanzlicher Abfall, Holz, Stroh oder Ganzpflanzen wie Mais, Getreide, Zuckerrohr, Zuckerrüben etc. verwendet.

Aus diesem Grunde ergibt sich auch hier die Debatte um die Umweltverträglichkeit dieses Treibstoffs, da beim Anbau der benötigten Biomasse beim übermässigen Düngen der entstandenen Monokulturen klimaschädliches Lachgas freigesetzt wird, dass die spätere Einsparung beim Konsum des Bio-Ethanols wieder zunichte macht oder sogar den Treibhauseffekt verstärkt. Dennoch setzen die USA und die südamerikansichen Staaten verstärkt auf den Anbau von bioethanolfähigen Ganzpflanzen. Vorallem Brasilien ist einer der größten Produzenten von Bioethanol. In Europa ist die Bioethanol-Herstellung noch nicht derartig fortgeschritten. In Deutschland gibt es augenblicklich ca. 200 Ethanol-Tankstellen mit steigender Tendenz. Andererseits wird hierzulande über die staatlich festgelegte prozentuale Beimischung gestritten, da je höher der Bioethanol-Anteil im Benzin ist die Unverträglichkeit herkömmlicher Ottomotoren immer weiter steigt.

Vorteile:

Fakt ist …

• … daß cellulosehaltige Biomasse eine regenerative Energiequelle ist, d.h. sie kann durch landwirtschaftlichen Massenanbau immer wieder hergestellt werden. Vor allem die Verwendung von Altholz und Abfallstoffen der Landwirtschaft machen die Bioethanol-Produktion so zukunftsweisend
• … daß Bio-Ethanol umweltfreundlicher verbrennt als herkömmlicher Flüssigtreibstoff, da nur die Menge an CO2 in die Atmosphäre bzw. den Kohlenstoffkreislauf abgegeben wird, die zuvor von den Primärproduzenten gespeichert worden sind
• … daß sämtlche Ottomotoren des bundesweiten Gebraucht-Fuhrparkes schnell umgerüstet werden können
• … daß Bio-Ethanol herkömmlichen Benzin beigemischt werden kann

Nachteile:

Fakt ist aber auch …

• … daß Zuchtpflanzenanbauflächen die Anbauflächen für Nahrungsmittel verdrängen, das führt zu steigenden Lebensmittelpreisen auf dem Weltmarkt und zur Entscheidung Tank oder Teller?, was in Entwicklungs-und Drittstaaten zu sozialen Unruhen führen kann, wie die Tortilla-Krise in Südamerika es aufzeigte
• … daß bei der großindustriellen Herstellung von Bio-Ethanol in einer Bioethanolanlage nur Energie aus Solar-, Wasser und Windkraftwerken genutzt werden darf um eine neutral-positive Klimabilanz zu bekommen
• … daß die Nachfrage und Popularität von Bio-Ethanol für Privatnutzer immer noch viel zu gering ist um eine bessere Klimabilanz zu erreichen
• … daß es gerade mal 200 Bio-Ethanol-Tankstellen in Deutschland gibt, somit die Infrastruktur stark ausbaufähig ist. Europaweit sieht es zum Teil noch schlechter aus, es ist ein starkes Nord-Süd-Gefälle bemerkbar
• … daß Anbauflächen von Ganzpflanzen die Anbauflächen für Nahrungsmittel verdrängen
• … daß durch den hohen Einsatz von Pflanzenschutzmitteln das Grundwasser stärker belastet wird
• … daß durch die übermäßige Düngung von Ganzpflanzen-Monokulturen Lachgas freigesetzt wird
• … daß beim grenzüberschreitenden Verkehr und Vollbetrieb eine genaue Reiseinformation und Routenwahl bezüglich der Versorgung extrem wichtig ist

Wasserstoff kommentieren »

Eine der wohl zukunftsträchtigsten Alternativen zum Rohöl könnte der Betrieb des Verbrennungsmotors mit Wasserstoff sein. Dazu reicht es zwar nicht den eigenen gebrauchten Benzinmotor nachzurüsten um Wasserstoff tanken zu können, aber die Grundlage für den modifizierten Wasserstoffmotor bildet der herkömmliche Ottoverbrennungsmotor. Wie allgemein irrtümlich angenommen wird, bei Wasserstoff handele es sich um Wasser und dieses wäre auf der Erde unbegrenzt zur Verfügung, ist das flüssige Wasserstoff-Knallgas ein künstlich hergestellter Treibstoff der im modizifierten Verbrennungsmotor durch mehrere Kammern und Prozesse durch die Zufuhr von Sauerstoff und des Fremdzündens durch eine Zündkerze aus dem flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand versetzt wrid, bei der sich das Knallgas-Luftgemisch verdrängt und somit den Kolbenmotor zum Rotieren bringt. Als Abgase entstehen dabei reiner unschadlicher Wasserdampf und die Abgase Stickstoffmono- und dioxide, die 50 % weniger belastend sind als beim Ottomotor mit Katalysator.

Vorteile:

Fakt ist …

• … daß beim Verbrennen des Wasserstoff-Luft-Gemisches kein CO2 entsteht und die Stickstoffbelastung 50 % unter der eines Ottomotors mit Katalysator liegt
• … daß der Wirkungsgrad vom Wasserstoffmotor besser ist als der vom Ottomotor durch die bessere Zünd- und Diffusionsgeschwindigkeit des Wasserstoff-Luft-Gemisches
• … daß der Wasserstoffmotor weniger Raum einnimmt im Fahrzeug denn eine Brennstoffzelle mit nachgeschaltetem Elektromotor
• … daß die Abgase keine Rußpartikel enthalten
• … daß die Herstellung von flüssigen Wasserstoff aus mehreren Quellen erfolgen kann
• … daß es sich beim Wasserstoff um einen unbegrenzt vorkommenden regenerativen Rohstoff auf unserem Planeten handelt

Nachteile:

Fakt ist aber auch …

• … daß der Wasserstoffmotor trotz seines besseren Wirkungsgrades eine schlechtere Leistungsabgabe hat als der Benzinmotor. Das entsteht durch den physikalisch bedingt niedrigeren Energiegehalt von Wasserstoff
• … daß es beim Wasserstoff zu unregelmäßigen Verbrennungsvorgängen kommen kann durch Fehl-, Früh- und Rückzündungen
• … daß durch die Beschaffenheit des Wasserstoffes höhere Anforderungen an die absolut dichte Materialverwendung in Leitungen und Motor gestellt werden
• … daß in Deutschland und Europa das Treibstoff-Versorgungsnetz fast völlig inexistent ist
• … daß Wasserstoff künstlich erzeugt werden muss in großen Industrieanlagen durch hohe Energieaufwendungen und dabei die Klimabilanz trotzdem positiv bleiben muss
• … daß derzeit Wasserstofffahrzeuge durch die mangelnde Alltagstauglichkeit und ihren zu hohen Preis für Ottonormalverbrauch nahezu unerschwinglich sind

Elektromotoren kommentieren »

Beim Elektromotor wird von einem elektromechanischen Wandler gesprochen, der elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt. Dies geschieht durch Entstehen von Magnetfeldern, die in einer Spule zu rotierenden Bewegungen führen. Man unterscheidet in der Elektrofachwelt zwischen Gleichstrommotoren und Wechsel- und Drehstrommotoren. Auch hier gibt es viele verschiedene Elektromotorarten, dessen Beschreibung den Rahmen dieser kurzfassenden Seite sprengen würde. Wer mehr über Elektromotoren erfahren möchte, kann dies gerne auf Wikipedia oder anderen Fachseiten zu Elektromotoren gerne tun.

Auf alle Fälle kommen Elektromotoren in vielen privaten Haushaltsgeräten sowie in industirellen Großbetrieben tagtäglich zum Einsatz. Damit sie angetrieben werden können müssen sie entweder durch ein Stromkabel an die Steckdose oder direkt ans Stromnetz angeschlossen werden. Beim reinen Elektroautomobil stellt sich die Schwierigkeit dahingehend, dass die Elektrizitätsenergie an Bord in einer Speicherzelle gespeichert werden muss um sie für den Fortbewegungsprozess abrufen zu können. Dies geschieht bei reinen Elektrofahrzeugen anhand von großen Batterien, die entweder im Heck und Motoraum oder unterflurig angebracht werden. Die Entwicklung immer stärkerer Batteriespeicher in den letzten 20 Jahren ermöglicht somit eine fossilverbrennungsunabhängige Mobilität. Natürlich wird der Strom, der für die Indivudalmobilität vonnöten ist an anderer Stelle durch Verbrennen von Braunkohle, Altmüll oder durch Wind-, Wasser, Atom- und Solaranlagen erzeugt. Damit der vom Elektroautofahrer konsumierte Strom also nicht wiederrum an großindustrieller Stelle umweltschädlich erzeugt wrid und eine positive Klimabilanz beibehalten wird, muss an höherer Stelle durch die (inter)nationale Energiepolitik ein schadstofffreies Stromenergieangebot subventioniert und gefördert werden. Angenommen die Lithium-Ionen-Batterietechnologie wäre schon jetzt soweit dass man durch ein 2-3 stündiges Aufladen oder einen Batteriewechsel an der Tankstelle bis zu 1000 km fahren könnte, was derzeit noch absolute Zukunftsmusik und Science-Fiction ist, so müsste der explodierende Strombedarf durch klimaschonende Kraftwerke gedeckt werden und nicht durch Atommeiler und Kohlewerke. Hier stellt sich auch der wohl größte Nachteil ein: wie und wo soll diese benötigte Energie hergestellt werden?

Der derzeit wichtigste Vertreter reiner Elektrofahrzeugtechnologie auf höchstem High-End-Niveau ist wohl der Tesla Roadster. Zwar ist dies ein Sportwagen und sowohl für die große Allgemeinheit preislich nicht erschwinglich wie auch für Mehrpersonenhaushalte völlig ungeeignet. Dieses Fahrzeug zeigt aber rein vom technischen Standpunkt aus gesehen die Möglichkeiten der Automobilindustrie.

Vorteile:

Fakt ist …

• … daß bei reinen Elektrofahrzeugen Null Emissionen entstehen, deshalb spricht man auch von ZEVs = Zero Emission Vehicles
• … daß Elektrofahrzeuge geringere Wartunginterwalle benötigen und eine viel höhere Lebensdauer der Einzelteile aufweisen im Gegensatz zu beweglichen Teilen des Verbrennungsmotors
• … daß Elektroantriebe den höchsten Wirkungsgrad schlechthin besitzen
• … daß Elektrofahrzeuge keine komplizierten Kühl- und Wassersysteme benötigen
• … daß der Elektromotor durch seine Größe als Radnabenmotor verwendet werden kann
• … daß Elektromotoren eine breite Kombinationsvielfalt mit anderen Antriebsarten ermöglichen

Nachteile:

Fakt ist aber auch …

• … daß die derzeitige Akkumulator-Technologie nicht den Reichweitenansprüchen eines normalen Autofahrers entsprechen
• … daß Elektrofahrzeuge momentan nur als Stadt- und Zweitfahrzeuge in Frage kommen
• … daß die hohen Produktionskosten leistungsstarker Lithium-Ionen-Akkus des Elektrofahrzeuges derzeit das Produkt unrentabel für den Einzelnen machen
• … daß die Fahrleistung und Beschleunigungskraft in Elektromobilen viel zu gering ist
• … daß der benötigte Strom an anderer Stelle aus klimaunschädlichen Stromquellen kommen muss

Brennstoffzellen kommentieren »

Bei der Brennstoffzelle handelt es sich um eine galvanische Zelle, die durch Zuführen eines Brennstoffes hauptsächlich Wasserstoff und eines Oxidationsmittels eine chemische Kettenreaktion ermöglicht und daraus elektrische Energie erzeugt. Aus diesem Grund ist in der Fahrzeugtechnik die Kombination Wasserstoff-Brennstoffzelle & Elektromotor die gängiste Antriebskombination. Es kann aber trotzdem weder als konventionelles Fahrzeug mit Wasserstoffantrieb klassifiziert werden wegen des fehlenden herkömmlichen Verbrennungsmotors noch als Elektrofahrzeug, da die hauptsächliche Elektrizitätsenergie nicht zum Abruf in einer Batterie gespeicheirt wird sondern tatsächlich an Bord erzeugt wird. Aus diesem Grund hat sich der Brennstoffzellenantrieb in der Automobilbranche als eigenständige neue alternative Antriebsart bis dato durchgesetzt und wir wollen das hier auch nicht anders handhaben.

Weltweit beschäftigen sich sehr viele Automobilhersteller derzeit mit der Forschung, Entwicklung und serienmäßiger Umsetzung dieser innovativer Technologie in Brennstoffzellenfahrzeugen. Darunter sind Unternehmen wie Daimler-Benz, Honda, General Motors, Toyota, Hyundai, Volkswagen, Chrysler zu nennen. Die wohl größten Fortschritte hinsichtlich Serien-Brennstoffzellenfahrzeug hat Honda gewagt mit ihrem Modell FCX Clarity, das in unserem Blog an anderer Stelle schon vorgestellt wurde. Auch Daimler-Benz arbeitet schon seit Jahren mit Nachdruck am Projekt F-Cell. Rein von der technischen Umsetzung der Brennstoffzelle als Motor ist die Automobilindustrie schon so weit, dass man von einer absolut neuen Antriebsgeneration reden könnte. Das Problem liegt vielmehr in der Herstellung des benötigten Treibstoffes. Wasserstoff oder (M)Ethanol. Wasserstoff muss künstlich unter Einsatz hoher Energiewerte hergstellt werden, wobei die Energiebereitstellung aus Kraftwerken stammt, die wiederum fossile Rohstoffe als Energielieferant verbrennen. Damit irgendwann in naher Zukunft umweltfreundliche Brennstoffzellenfahrzeuge das gewönhnliche Stadtverkehrbild prägen, muss national und in längerer Sicht sogar global eine völlig neue Energiegewinnungsinfrastruktur entstehen. Der derzeitige politische Wille zur Änderung eines gesamten Versorgungsystems und Erschaffung neuer Wirtschafts- und Energiesysteme scheitert derweil einerseits aber immer noch weltweit an den verantwortlichen Machtlobbys und andererseits an dem zu geringen Wirkungsgrad von Wasserstoff, der gerade mal 20-25 % der eingesetzten elektrischen Energie zurückfliessen lässt.

Vorteile:

Fakt ist …

• … daß bei reinen Brennstoffzellenfahrzeugen Null Emissionen entstehen, deshalb spricht man auch von ZEVs = Zero Emission Vehicles

Nachteile:

Fakt ist aber auch …

• … daß der Wirkungsgrad von Wasserstoff zu gering ist und der Energiegewinn gerade mal bei 20-25 % der eingesetzten Elektrizität liegt
• … daß der benötigte Wasserstoff an anderer Stelle aus klimaunschädlichen Stromquellen bereitgestellt werden muss
• … daß es derzeit weder eine Wasserstoffversorgungsindustrie noch ein erforderliches Tankstellennetz gibt
• … daß (M)Ethan-Gas als Treibstoff von Brennstoffzellen bei direkter Verwendung in modifizierten Verbrennungsmotoren einen höheren Wirkungsgrad hat
• … daß Brennstoffzellenfahrzeuge momentan nur als Stadt- und Zweitfahrzeuge in Frage kommen oder bei Verwendung im öffentlichen Nahverkehr einen wirtschaflichen Sinn ergeben könn(t)en

Hybridmotoren

Eigentlich gibt es den Hybridmotor als einzeln für sich stehenden und autonom arbeitenden Antrieb nicht. Darunter versteht man in der Fachwelt die Kombination von mindestens 2 Antrieben verschiedener Bauart. Genauer: Wenn mindestens 2 Energieumwandler z. B. ein Elektro-, Benzin- oder Dieselmotor, Brennstoffzelle mit einem Energiespeichersystem z. B. Batterie oder Kraftstofftank gekoppelt wird, dann spricht man von einem Hybridantrieb. Hybridantreibe sind derzeit stark im Kommen, da sie sehr oft 2 Betriebsmodi zulassen: einerseits den bivalenten Antrieb und andererseits den Vollantrieb. Unter bivalenten Antrieb versteht man, dass man auf die 2 einzelnen Energieumwandler mit ihren Energiespeichersystemen entweder paralell oder einzeln zugreifen kann. Soll soviel heissen wie: “Ich kann rein elektrisch fahren, sollte aber keine Stromtankstelle in Reichweite sein, schalte ich auf Verbrennungsmotor um!”. Unter Vollantrieb versteht man wenn der Verbrennungsmotor, der eigentlich für das Verbrennen fossiler Rohstoffe wie Benzin- und Diesel konzipiert war oder ist, zu 100 % für den Betrieb mit alternativen Kraftstoffen wie Erdgas, SunDiesel oder ähnliches modifiziert worden ist. Wenn auf den Antriebsstrang nur ein Energieumwandler Einfluß nimmt und der andere Energieumwandler sorgt für zusätzliche Leistung oder Energie so spricht man vom seriellen Hybrid. Ist dies nicht der Fall und beide Energieumwandler geben ihre Leistung an den Antriebsstrange zum gliechen Zeitpunkt weiter, so versteht man darunter einen parallelen Hybrid.

Unter den Hybridelektrofahrzeugen hat sich in der augenblicklichen Marktsituation eine Unterscheidung in 3 Untergruppen herauskristallisiert: der Mikrohybrid, der Mildhybrid und der Vollhybrid.

Mikrohybrid kommentieren »

Beim Mikrohybrid handelt es sich eigentlich um einen gewöhnlichen Verbrennungsmotor mit fossilen Treibstoff als Energielieferant, dessen Schadstoffemissionen durch eine Stop und Startfunktion verringert werden. Das heisst: Im Fahrzeug werden bei der Serienfertigung Komponenten wie Zusatzbatterie, Sensoren, Kabelstränge und mehr angebracht, die das Fahrzeug im ruhenden Zustand abschalten und sobald man auf das Gaspedal tritt das Fahrzeug wieder anschalten und ohne Leistungsverzögerung in den bewegten Zustand versetzen.

Vorteile:

Fakt ist …

• … daß man nicht mit Lestungsverlust rechnen muss, aber dennoch die Schadstoffemissionen verringert

Nachteile:

Fakt ist aber auch …

• … daß man immer noch auf das Verbrennen fossiler Rohstoffe angewiesen ist, die schwindend sind und dessen Konsum immer unverhältnismäßiger wird in puncto verfügbare Menge und Preis
• … daß man abgesehen von geringeren Schadstoffemisionen alle Nachteile üblicher Antriebe mit Verbrennungsmotor hat

Mildhybrid kommentieren »

Auch beim Mildhybrid handelt es sich eigentlich um einen gewöhnlichen Verbrennungsmotor mit fossilen Treibstoff als Energielieferant, der durch einen zusätzlichen Elektromotor, der meistens zwischen Getriebe und Motor sitzt, ergänzt wird und somit eine Leistungssteigerung (= Boost-Effekt) erlebt. Auch wird die eigentlich verlorengehende Bremsenergie zurückgewonnen und als elektrische Energie in der Batterie zwischengespeichert (= Rekuperation) , die wiederrum in zusätzliche kinetische Energie umgewandelt wird. Die sich immer wieder aufladende E-Batterie ermöglicht die Start-Stopp-Funktion des Antriebs, sowie beim Anfahren und Beschleunigen. Das freut den Verbrennungsmotor, der nun kleiner dimensioniert werden kann und mit einem geringeren Verbrauch aufwartet bei konstanter Leistung.

Vorteile:

Fakt ist …

• … daß man nicht mit Lestungsverlust rechnen muss, aber dennoch die Schadstoffemissionen verringert

Nachteile:

Fakt ist aber auch …

• … daß man immer noch auf das Verbrennen fossiler Rohstoffe angewiesen ist, die schwindend sind und dessen Konsum immer unverhältnismäßiger wird in puncto verfügbare Menge und Preis
• … daß man abgesehen von geringeren Schadstoffemisionen alle Nachteile üblicher Antriebe mit Verbrennungsmotor hat

Vollhybrid kommentieren »

Und zum Abschluss der Hybridantriebe kommen wir nun zum Vollhybrid. Auch beim Vollhybrid handelt es sich eigentlich um einen gewöhnlichen Verbrennungsmotor mit fossilen Treibstoff als Energielieferant, wobei aber der alternative Energieumwandler – meistens der Elektroantrieb – vollen Zugriff hat auf den Antriebsstrang hat und einen autonomen Fahrmodi bereitstellt. In diesem Fahrmodus werden Null Emissionen erzeugt solange der Batteriespeicher dies erlaubt, so kann man partiell sogar schon von einem Zero Emission Vehicle reden. Im bivalenten Betrieb unterstützt der Elektroantrieb den Verbrennungsmotor und senkt die Emissionen um fast 20 % gegenüber dem herkömmlichen Antrieb ähnlicher Bauart und Lestung. Der erfolgreichste und populärste Verteter der Vollhybrid-Technologie ist Toyotas Prius.

Vorteile:

Fakt ist …

• … daß man nicht mit Lestungsverlust rechnen muss, aber dennoch die Schadstoffemissionen verringert
• … daß man teilweise schon im reinen Elektrobetrieb vorankommt und keine Schadstoffemissionen produziert

Nachteile:

Fakt ist aber auch …

• … daß man immer noch auf das Verbrennen fossiler Rohstoffe angewiesen ist, die schwindend sind und dessen Konsum immer unverhältnismäßiger wird in puncto verfügbare Menge und Preis
• … daß man abgesehen von geringeren Schadstoffemisionen alle Nachteile üblicher Antriebe mit Verbrennungsmotor hat

Solarantrieb kommentieren

Wenn wir natürlich von alternativen Antrieben reden, so dürfen wir auf keinen Fall das Solarauto vergessen zu erwähnen. Es gibt wohl keine umweltfreundlichere Antriebstechnologie als das Betreiben von Fahrzeugen durch eine Photovoltaik-Solarzellenanlage. Denn hier ist der Energielieferant der Ursprung allen Lebens auf unserem Planeten, der hellste Stern am Tageshimmel – die Sonne. Solarstrom wird schon in Solarkraftwerken erzeugt, warum also auch nicht Fahrzeuge mit Solarstrom betreiben?
Polykristaline Siliziumsolarzellen in einem Modul auf dem Dach des Fahrzeugs wandeln die im Sonnelicht gespeicherte Strahlungsenergie direkt in elektrische Energie um und treibt damit den Elektromotor direkt an. Ist dies von der Bauart her der Fall, so spricht man tatsächlich von einem reinen Solarauto. Die Geschwindigkeiten und Anzahl der Personen und Gepäcks, die mit solch einem reinen Solarauto befördert werden könnten, falls dies überhaupt wegen des viel zu hohen Eigengewichts des Fahrzeugs inklusive Insasse(n) überhaupt möglich wäre, sind leider nach dem heutigen Wissens- und Forschungsstand in der Automobilindustrie nicht der Rede wert und leider keine Alternative.
Was aber durchaus möglich ist, ist die Kombination von elektromotorangetriebenen Fahrzeugen mit einer zusätzlichen Solarenergiequelle, sozusagen ein E-Solarauto oder die Kombination eines Vollhybrids mit Solarzellenantrieb. Reine Science-Fiction derzeit noc, aber sehr interessant, ist die Entwicklung von Solarlacken mithilfe der Nano-Technologie. Hier handelt es sich um eine Lackart, die die gesamte Fahrzeugoberfläche nutzen könnte um bei Tageslicht zusätzlichen Strom an Bord zu erzeugen. Zwar wird es wohl nie ausreichen um das ganze Fahrzeug autonom fortbewegen zu können, aber als Entlastungsmodul der Lichtmaschine wäre diese Sonnenlackierung der Außenhaut durchaus denkbar.

Vorteile:

Fakt ist …

• … daß der Solarantrieb der umweltfreundlichste Antrieb schlechthin ist

Nachteile:

Fakt ist aber auch …

• … daß der Wirkungsgrad von Solarzellen unter 20 % liegt, also deutlich unter dem eines Verbrennungsmotors
• … daß die Geschwindigkeiten und Beschleunigungswerte nicht mit den Mobilitätserwartungen und -ansprüchen des modernen Menschen aus dem 21. jahrhundert konform gehen
• … daß bei derart geringer Leistung das Eigengewicht des Fahrzeugs mitunter der ausschlaggebendste Faktor ist
• … daß die Herstellung von Siliziumzellen sehr kostenaufwendig ist
• … daß wie bei der Wasserstoffherstellung große Obacht gegeben werden muss auf die Klimabilanz, also daß die Umweltbelastung der eingesetzten Energie nicht die Emissionseinsparung der abgegeben Energie übertreffen darf