Wasserstoffmotoren

Wasserstoff und Wasserstoffmotoren haben in Wirtschaftskreisen, in den Medien und in der Regierung viel Aufmerksamkeit erregt. Aus gutem Grund, denn die Notwendigkeit, die globalen Treibhausgasemissionen auf das erklärte Ziel von Null-Emissionen zu reduzieren, ist größer denn je. Und Wasserstoffkraftstoff ist einer der vielversprechendsten Träger nicht-fossiler Energie.

Im Elektrizitätssektor entwickeln sich Power-to-Hydrogen- und Hydrogen-to-Power-Technologien wie Wasserstoffverbrennungsturbinen rasch. Im Transportsektor konzentrierte sich die Aufmerksamkeit zunächst auf Brennstoffzellen-Wasserstoff-Elektrofahrzeuge (FCEV). In jüngster Zeit erhalten auch Wasserstofffahrzeuge mit Verbrennungsmotor immer mehr Aufmerksamkeit, insbesondere im Bereich der mittleren und schweren Lastkraftwagen.

Wasserstoffmotoren können Ihre Reise zum Null-Emissionen-Ziel mit kohlenstofffreiem Wasserstoff als FCEVs ermöglichen und nutzen Technologien, die Fahrzeugherstellern, Flotten und Fahrern vertraut sind.

Fahrzeuge mit Wasserstoffverbrennungsmotoren können ohne CO₂-Emissionen betrieben werden, die direkt oder indirekt aus dem Wasserstoffkraftstoff stammen, je nach Quelle des verwendeten Wasserstoffs.

Wasserstoff, der durch Elektrolyse mit Strom aus Sonnenkollektoren oder Windturbinen hergestellt wird, ermöglicht zum Beispiel CO₂-freies Fahren. Außerdem setzen Wasserstoffkraftstoffe keine Feinstaubpartikel, Kohlenmonoxid oder flüchtige organische Verbindungen frei.

Wasserstoffmotoren haben jedoch das Potenzial, NOx freizusetzen, einen Luftschadstoff, der zu dem Dunst beitragen kann, der manchmal in den Sommermonaten über Großstädten zu beobachten ist. Die meisten NOx-Emissionen lassen sich durch den Einsatz von Nachbehandlungssystemen beseitigen.

In den Vereinigten Staaten würde die Umstellung von mittelschweren und schweren Lastwagen auf sauberen Wasserstoff etwa ein Viertel aller Treibhausgasemissionen des Transportgewerbes eliminieren.

Wasserstoff, der aus erneuerbaren Quellen gewonnen wird, ist einer der emissionsfreisten Kraftstoffe für den Antrieb von Fahrzeugen.

Wasserstoffmotoren bieten Fahrzeugherstellern und Flotten einen einzigartigen Vorteil unter den verschiedenen kohlenstoffarmen bis kohlenstofffreien Technologien. Wasserstoffmotoren bauen auf den modernen und zuverlässigen Verbrennungsmotoren von heute auf. Für Fahrzeughersteller ist es eine vertraute Technologie, die sie bei der Entwicklung und Produktion ihrer Fahrzeuge einsetzen. Auch für Fuhrparks ist es eine vertraute Technologie, die sie bedienen, warten, reparieren und instandhalten können.

Wasserstoffmotoren sind zuverlässig, haben eine vertraute Technologie und bieten Vorteile für die Umwelt. Diese machen den Übergang zu Wasserstoffmotoren betrieblich und wirtschaftlich interessant.

In der Zwischenzeit gibt es zwei Bereiche, die häufig als potenzielle Herausforderungen bei der Umstellung auf Wasserstoffmotoren genannt werden.

Der erste ist die Speicherung im Fahrzeug. Wasserstoffbetriebene Fahrzeuge benötigen wirtschaftliche Möglichkeiten zur Speicherung von Wasserstoff an Bord. Cummins Inc. hat kürzlich ein Joint Venture mit NPROXX gegründet, einem führenden Unternehmen im Bereich der Wasserstoffspeicherung und des Wasserstofftransports. Dieses Joint Venture wird Produkte zur Speicherung von Wasserstoff und komprimiertem Erdgas für den Straßen- und Schienenverkehr anbieten.

Der zweite Punkt ist die Tankstelleninfrastruktur. Wasserstoffbetriebene Autos und Lastwagen können nur in dem Maße fahren, wie Wasserstoff verfügbar ist. Hier bietet sich der Lkw-Verkehr als erster Anwendungsfall für Wasserstoffmotoren an – mehr dazu im nächsten Abschnitt.

Bei welcher Art von Fahrzeugen sollten wir den Einsatz von Wasserstoffmotoren in großen Stückzahlen erwarten?

Entgegen der jahrzehntelangen Annahme wird es sich dabei wahrscheinlich nicht um Personenkraftwagen handeln – die batterieelektrische Technologie scheint für diese Anwendung die bessere Wahl zu sein.

Mittlere und schwere Anwendungen sind hingegen sehr viel wahrscheinlichere Kandidaten für den Einsatz von Wasserstoff-Brennstoffzellen oder Wasserstoffmotoren. Es ist wahrscheinlich, dass im kommenden Jahrzehnt Busse und Langstrecken-LKWs, die mit Wasserstoff betrieben werden, zum alltäglichen Bild gehören werden. Diese ergänzen die batterieelektrischen Busse und Lastwagen, die bei bestimmten Einsatzprofilen und Anwendungen ebenfalls wirtschaftlich und betrieblich tragfähig sind.

Geländewagen, Baumaschinen, landwirtschaftliche Maschinen und sogar Schiffe mit einem Wasserstoffmotor werden wahrscheinlich ebenfalls zum Einsatz kommen. Dies sind höchstwahrscheinlich die Anwendungen, die aufgrund ihrer Anwendungsfälle und Einsatzprofile schwer zu elektrifizieren sind.

Stromerzeugung ist ein weiterer Anwendungsfall für die kurzfristige Nutzung von Wasserstoffmotoren.

Die Wasserstoffwirtschaft ist eine gesamtgesellschaftliche Lösung für den Klimawandel und die Erschöpfung der fossilen Brennstoffe.

In der Wasserstoffwirtschaft werden fossile Brennstoffe durch Wasserstoff ersetzt, der aus erneuerbaren Quellen hergestellt wird.

Eine der größten Herausforderungen, die Fortschritte in dieser Richtung verhindern, ist zirkulärer Natur. Die allgemeine Nutzung von Wasserstoff kann beginnen, sobald Wasserstoffkraftstoff weithin verfügbar ist und Wasserstoffkraftstoff wird weithin verfügbar sein, sobald es eine allgemeine Nutzung dafür gibt.

Die gute Nachricht ist: Es gibt Anwendungen, bei denen der Einsatz von Wasserstoffmotoren auch dann sinnvoll ist, wenn es kein ausgedehntes Netz von Wasserstofftankstellen gibt.

Langstrecken-Lkw-Transporte, die mit Wasserstoffmotoren angetrieben werden, sind zum Beispiel mit nur wenigen Wasserstofftankstellen entlang der Haupttransportrouten möglich. Es ist denkbar, dass die Anwendung von Wasserstoffmotoren einen positiven Kreislauf in Gang setzt, der zu einer größeren Verfügbarkeit von Wasserstoff und damit zu mehr Wasserstoffanwendungen führt.

Wasserstoffmotoren und Wasserstoff-Brennstoffzellen sind sehr unterschiedliche Technologien, die eine ähnliche Funktion erfüllen – den Antrieb eines Fahrzeugs mit Wasserstoff.

Es handelt sich um zwei sich ergänzende Technologien für unterschiedlichen Anwendungen, die unterschiedliche Anforderungen der Endbenutzer bedienen.

Brennstoffzellen sind eine neue und fortschrittliche Technologie.

Wasserstoffmotoren sind lediglich modifizierte Verbrennungsmotoren. Die Wasserstoffbetankungsinfrastrukturdie für Wasserstoffmotoren entwickelt wurde, taugt auch für Brennstoffzellen-Anwendungen. Und jede Entwicklung hin zu einer wirtschaftlicheren Wasserstoffspeicherung an Bord ist für beide Technologien anwendbar.