Vergleichen wir Kraftstoffe: Erdgas vs. Wasserstoff

Viele kommerzielle Flottenbetreiber denken darüber nach, ihre Fahrzeuge auf Wasserstoff- oder Erdgasmotoren umzustellen. Diese Kraftstoffe können eine gute Möglichkeit zur Emissionsreduzierung darstellen. Zum Beispiel werden sowohl Wasserstoff als auch Erdgas in Fahrzeuganwendungen vorwiegend in ihrer gasförmigen Form verwendet. So werden beispielsweise sowohl Wasserstoff als auch Erdgas überwiegend in gasförmiger Form in Fahrzeugen eingesetzt. Dies führt zu Gemeinsamkeiten bei einigen Komponenten. Andererseits klafft eine große Lücke in ihrer Verfügbarkeit, was zu einem unterschiedlichen Grad der Akzeptanz führt.
Erdgas- und Wasserstoffmotoren: Vergleich der Fahrzeugkomponenten
Sowohl Erdgas- als auch Wasserstoffmotoren werden funkengezündet. Viele ihrer Komponenten sind daher ähnlich, darunter Motorblock, Zylinderköpfe und Zündsystem.
Wie bei allen Fahrzeugen steht die Sicherheit im Vordergrund. Sowohl Wasserstoff- als auch Erdgasfahrzeuge verfügen über Hochdrucktanks, um die üblichen Sicherheitsanforderungen zu erfüllen. Bei Fahrzeugen mit komprimiertem Erdgas (Compressed Natural Gas, CNG) wird Erdgas jedoch in der Regel bei einem Druck von etwa 3.600 psi getankt. Wasserstofffahrzeuge tanken mit einem Druck von bis zu 10.000 psi - das ist höher als der Druck auf dem Meeresgrund. Diese hohen Drücke sind erforderlich, weil Wasserstoffmoleküle weniger Energie enthalten als Erdgasmoleküle. Um die gleiche Energiemenge an Bord eines Fahrzeugs zu transportieren, müssen also mehr Wasserstoffmoleküle in denselben Tank gepresst werden, was zu einem höheren Druck führt.
Dies bedeutet, dass die Konstruktion und Herstellung sicherer und leichter Lagertanks für Wasserstofffahrzeuge schwieriger ist. Wasserstoffspeicherung ist in der Tat ein Feld der Innovation. Aus diesem Grund ist Cummins eine Partnerschaft mit NPROXX eingegangen, einem führenden Entwickler und Hersteller von Wasserstofftanks Diese Partnerschaft stärkt die Leistungsfähigkeit von Cummins im Bereich der Brennstoffzellen- und Wasserstoffproduktionstechnologien.
Erdgas und Wasserstoff: Welcher Kraftstoff bietet die besten NOx- und Treibhausgasreduzierungen?
Erdgas und grüner Wasserstoff sind alternative Brennstoffe, die zur Reduzierung von Emissionen im Transportsektor beitragen. Der Ersatz von hundert älteren Dieseltransportbussen durch Erdgasbusse mit dem L9N-Erdgasmotor von Cummins hätte die gleiche Wirkung, als würde man 280 Benzinautos von der Straße nehmen. Dies ist erheblich, aber Erdgasfahrzeuge setzen bei der Verbrennung von CNG immer noch CO2 frei.
Wasserstofffahrzeuge haben hingegen fast keine Treibhausgasemissionen vom Tank bis zum Rad, solange sie mit grünem Wasserstoff betrieben werden. Sie können die Emissionen im Vergleich zu Diesel um +99 % reduzieren. Sie können mehr darüber erfahren, wie die Emissionssenkung von grünem Wasserstoff im Vergleich zu verschiedenen alternativen Kraftstoffen aussieht.
Der Umstieg auf einen der beiden Fahrzeugtypen kann auch zu einem geringeren Ausstoß von Luftschadstoffen führen. Beide erzeugen keinen Ruß und keine oder nur sehr geringe Mengen an Kohlenmonoxid und organischen Schadstoffen. Erdgasmotoren erzeugen extrem niedrige NOx-Mengen. Um die geringen NOx-Emissionen von Wasserstoffmotoren auszugleichen, könnte ein Abgasnachbehandlungssystem erforderlich sein. Fahrzeuge mit Wasserstoffzellensysteme erzeugen hingegen keinerlei NOx oder andere Luftschadstoffe. Wasserstoff-Verbrennungsmotoren und Brennstoffzellen haben komplementäre Verwendungszwecke. Beide investieren in die Wasserstoffwirtschaft und -infrastruktur
Einige Flotten sind bereits auf Erdgasmotoren umgestiegen, um ihre GHG-Emissionen um 13–18 % zu reduzieren. Eine Reduktion, die mit Bioerdgas aus Deponien sogar kohlenstoffnegativ werden kann.
Erdgas und Wasserstoff: Welche Einschränkungen gibt es bei der Infrastruktur?
2021 gab es in den Vereinigten Staaten etwa 1.500 private und öffentliche Tankstellen, die komprimiertes Erdgas oder CNG anbieten. Im Vergleich zu anderen Kraftstoffen ist CNG nicht so allgemein erhältlich wie Benzin und Diesel. Das CNG-Vertriebsnetz ist aber immer noch wesentlich umfangreicher als das Vertriebsnetz für grünen Wasserstoff. Zum Zeitpunkt der Veröffentlichung gibt es nur 67 öffentliche Wasserstofftankstellen in den Vereinigten Staaten, und fast alle befinden sich in Kalifornien.
Das Fehlen eines umfangreichen Tankstellennetzes bedeutet, dass Wasserstoff für viele Anwendungsfälle noch nicht in Frage kommt. An den meisten Orten ist der Kauf eines Wasserstofffahrzeugs keine Alternative, da die Tankstelleninfrastruktur nicht weit verbreitet ist. Kalifornien, Japan und einige Teile Europas sind Ausnahmen, wo der Besitz von Wasserstofffahrzeugen eher möglich ist.
Bei Nutzfahrzeugen kann das Fehlen von Tankmöglichkeiten leichter zu überwinden sein. Unternehmen, die an einer Umstellung auf Wasserstoff interessiert sind, haben die Möglichkeit, private Wasserstofftankstellen in einem zentralen Fahrzeugdepot zu errichten. Diese Tankstellen können ähnlich wie CNG-Tankstellen gebaut werden, wie es derzeit üblich ist, oder sie können Tankstellen entlang fester Routen, z. B. zwischen Vertriebszentren, errichten.
Sind wir auf dem Weg zu einer größeren Verfügbarkeit von Wasserstoff?
In der Industrie besteht ein großes Interesse am Einsatz von Wasserstoffmotoren in mittelgroßen und großen Nutzfahrzeugen wie Bussen und Lastwagen. Andere kohlenstoffarme Alternativen, wie z. B. batterieelektrische Technologie, sind für diese Anwendungen nicht immer praktisch. Aus diesem Grund entwickelt Cummins Wasserstoffmotoren für den Einsatz in mittelschweren und schweren Fahrzeugen.
Wenn Unternehmen Wasserstofffahrzeuge einsetzen, ist es möglich, dass sich Wasserstofftankstellen durchsetzen. In diesem Fall könnten Wasserstofffahrzeuge für eine größere Zahl von Nutzern zu einer praktischen Alternative werden, möglicherweise auch für Privatfahrzeuge. Dies würde den Bau weiterer Wasserstofftankstellen fördern und mehr Nutzer für Wasserstofffahrzeuge gewinnen. Cummins investiert weiterhin in die Wasserstoffproduktion und Elektrolyseur-Technologien.
Batteriebetriebene Elektrofahrzeuge sind in der Regel beliebter als wasserstoffbetriebene Fahrzeuge im Segment des Pkws. Aber es gab unbestreitbare Fortschritte bei der grünen Wasserstofftechnologie, den Produktionskapazitäten und der Vertriebsinfrastruktur. Wenn die Entwicklung des grünen Wasserstoffs so weitergeht, werden Verfügbarkeitsbeschränkungen für Flottenbetreiber, die ihre Fahrzeuge auf einen alternativen Kraftstoff umstellen wollen, immer weniger eine Rolle spielen. Wenn Sie mehr erfahren möchten, sollten Sie auch die Antworten auf häufig gestellte Fragen zu Wasserstoffmotoren auschecken.
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