Sie würden im Handumdrehen auf einen Kraftstoff umsteigen, der nichts als Wasserdampf ausstößt. Das ist das Versprechen. Und zum größten Teil ist es wahr. Autohersteller arbeiten aktiv an der Entwicklung von Systemen, die es uns ermöglichen, Benzin durch Wasserstoff zu ersetzen. Es ist reichlich vorhanden. Es hinterlässt einen geringeren ökologischen Fußabdruck als Erdöl.
Es gibt zwei Hauptpfade für diese Technologie. Eine davon besteht darin, vorhandene Verbrennungsmotoren so umzurüsten, dass sie bei Bedarf Wasserstoff verbrennen. Der andere nutzt Brennstoffzellen zur Stromerzeugung. Beide zielen darauf ab, das gleiche Problem zu lösen. Doch der Hype hat ein Vakuum geschaffen. Betrüger stürmen herein, um es zu füllen.
Die Chemie des sauberen Fahrens
Alle diese Technologien basieren auf demselben Grundprinzip wie Ihr täglicher Pendelverkehr. Im Kraftstoff gespeicherte chemische Energie. Durch Reaktion freigesetzt. Bei Benzin oder Wasserstoff in einem herkömmlichen Motor ist diese Reaktion Verbrennung. Du verbrennst es. Die Wärme wird in mechanische Energie umgewandelt, die die Kolben bewegt.
Brennstoffzellen funktionieren anders. Sie verbrennen nichts. Sie verbinden Wasserstoff mit Sauerstoff aus der Luft. Bei dieser chemischen Reaktion wird die Wärmephase übersprungen. Es erzeugt direkt elektrische Energie. Dieser Strom treibt dann einen Elektromotor an. Es handelt sich um eine vereinfachte Ansicht. Die Technik unter der Haube ist weitaus komplexer. Wenn Sie mehr über das Wesentliche erfahren möchten, schauen Sie sich Anleitungen zur Funktionsweise von Automotoren oder zur Funktionsweise von Brennstoffzellen an.
Aber seien wir klar. Sie können Ihre Limousine nicht einfach mit einem billigen Bausatz in ein wasserbetriebenes Fahrzeug verwandeln. Wir werden uns mit der wahren Wissenschaft hinter Brennstoffzellenfahrzeugen und Wasserstoff-Verbrennungsmotoren befassen. Wir werden auch die jüngsten Anzeigen analysieren, die eine einfache Umrüstung Ihres Autos auf den Wasserbetrieb versprechen. Spoiler. Es sind Lügen.
Ist Wasserstoff tatsächlich sicher?
Wenn man „Wasserstoffauto“ hört, sehen die meisten Leute die Hindenburg. Das Bild einer feurigen Katastrophe bleibt hängen. Es ist eine große Hürde. Die Öffentlichkeit nimmt Wasserstoff als flüchtig wahr. Autohersteller bestehen darauf, dass es genauso sicher ist wie Benzin. Sie versuchen es mit Tests und Sicherheitsprotokollen zu beweisen. Es überzeugt die Skeptiker selten.
Der Beweis liegt in der Vollstreckung. Als BMW den Hydrogen 7 testete, waren die Einschränkungen unmittelbar und schwerwiegend. Der Autokritiker der New York Times, Lawrence Ulrich, versuchte, den Prototyp durch die Tunnel von Lincoln und Holland zu fahren. Er wurde gestoppt. Die Hafenbehörde von New York und New Jersey hat dies nicht zugelassen. Warum? Denn in den Tunneln gelten strenge Vorschriften für Wasserstofffahrzeuge. Die Angst war real genug, um eine Probefahrt abzubrechen.
Dieses Wahrnehmungsproblem verlangsamt die Akzeptanz. Das bedeutet nicht, dass die Technologie fehlerhaft ist. Das bedeutet, dass die Leute Angst vor dem Panzer haben.
Wasserstoff auf Abruf
Das Konzept klingt einfach genug. Wasserstoff im Auto erzeugen. Mischen Sie es mit Luft. Verbrenne es. Dies ist der „On-Demand“-Ansatz. Es nutzt die bestehende Architektur von Verbrennungsmotoren um. Sie benötigen keinen neuen elektrischen Antriebsstrang. Sie müssen nicht sofort die gesamte Lieferkette überarbeiten.
Allerdings sinkt die Effizienz. Die Erzeugung von Wasserstoff an Bord erfordert Energie. Diese Energie stammt aus dem Kraftstoff selbst oder einem Bordreformer. Es ist ein komplexer Tanz. Bei der Umwandlung geht Energie verloren. Dennoch bietet es für ältere Hersteller eine Brücke. Eine Möglichkeit, die interne Verbrennung relevant zu halten und gleichzeitig die Abgasemissionen zu reduzieren.
„Es gibt eine Reihe von Betrügereien, die versuchen, aus der Nachfrage nach sauberen Energietechnologien Kapital zu schlagen.“
Doch bevor Sie sich für die Nachrüstung Ihres älteren Modells begeistern, denken Sie an die Sicherheitsbarrieren. Die Infrastruktur für eine flächendeckende Wasserstoffverteilung ist nicht vorhanden. Und in der Öffentlichkeit wird das Element immer noch mit Explosionsgefahr in Verbindung gebracht. Auf dem Weg nach vorne geht es nicht nur um Technik. Es geht um Vertrauen. Und im Moment ist dieses Vertrauen brüchig.
Lassen Sie uns gleich die Terminologie klären. Wenn von „Wasserstoff auf Abruf“ gesprochen wird, geht es nicht um eine einzelne Technologie. Im Allgemeinen spaltet es sich in zwei unterschiedliche Lager: Systeme zur Versorgung von Brennstoffzellen und Anlagen für Verbrennungsmotoren (ICE).
Die Aftermarket-Branche wird mit Schadensfällen überschwemmt. Sie werden Werbung für Bausätze sehen, die versprechen, Ihren Alltagsfahrer in ein wasserstoffbetriebenes Biest zu verwandeln. Die meisten davon sind sogenannte „Wasserstoff-on-Demand-Systeme“, die als Benzinzusätze fungieren. Enthusiasten bezeichnen dies oft als Wasserstoffverstärkung oder direkte Wasserstoffeinspritzung.
So funktioniert die Hardware normalerweise. Du nimmst Wasser. H2O. Ein Sauerstoffatom, zwei Wasserstoffatome. Man leitet einen elektrischen Strom hindurch, manchmal wird der Mischung ein chemischer Katalysator zugesetzt. Der spezifische Elektrolyt variiert je nach Marke, aber das Ziel ist immer dasselbe: die molekulare Bindung aufzubrechen, um HHO-Gas zu erzeugen.
Dieses Gemisch aus Sauerstoff und Wasserstoff wird in der Fachsprache Knallgas genannt. In bestimmten Kreisen, insbesondere unter Erfindern und frühen Forschern, wird es Brown’s Gas genannt, benannt nach Yehuda Smith, der das Konzept der Elektrolyse von Wasser zur Energiegewinnung populär machte.
Das Gas wird in den Ansaugkrümmer des Motors geleitet. Es verbindet sich mit dem Kraftstoff-Luft-Gemisch. Die von den Herstellern vertretene Theorie besagt, dass HHO als Verbrennungskatalysator fungiert. Es soll die Verbrennungstemperatur des Benzins senken. Kühlerer Abbrand. Weniger Reibung. Höhere Effizienz. Geringere Emissionen.
Es klingt logisch. Es hält auch einer genaueren Prüfung nicht stand.
„Ein Auto mit Wasser anzutreiben wäre nahezu unmöglich.“
In den Marketingmaterialien wird oft behauptet, dass Sie auf dem Wasser fahren. Das ist eine Lüge. Sie fahren mit Benzin oder Diesel. Das Wasser ist lediglich ein Reaktant. Die Energie entsteht durch den chemischen Abbau des Wassermoleküls und die Verbrennung des fossilen Brennstoffs.
Chemische Reaktionen setzen Energie frei, indem sie Bindungen von einem höheren Zustand in einen niedrigeren Zustand verschieben. Wasser ist das Waschbecken. Seine Bindungen sind unglaublich stabil. Um H2O in H2 und O2 zu spalten, ist ein enormer Einsatz elektrischer Energie erforderlich. Der Elektrolyseprozess ist energieintensiv.
Hier ist die mathematische Aufgabe, die den Business Case für diese Kits zunichte macht. Die Strommenge, die von Ihrer Lichtmaschine und Batterie zur Erzeugung des HHO-Gases entnommen wird, übersteigt den geringfügigen Gewinn an Kraftstoffeffizienz. Sie verbrauchen mehr Energie für die Herstellung des Additivs, als Sie an der Pumpe einsparen. Es handelt sich um einen Nettoverlust.
Diese Systeme treiben Ihr Auto nicht an. Sie belasten Ihr elektrisches System. Sie können das Verbrennungsprofil leicht verändern, aber sie verändern nicht die grundlegende Thermodynamik des Motors.
Aber das ist nicht das einzige Spiel in der Stadt. Während Aftermarket-Hacks mit der grundlegenden Physik zu kämpfen haben, gehen die großen Hersteller einen anderen Weg. Sie versuchen nicht, den Motor mit Wasser auszutricksen. Sie bauen eine spezielle Wasserstoffinfrastruktur auf.
Wasserstoffbetriebene Autos
Der Realitätscheck für flüssigen Wasserstoff
Es besteht eine gewaltige technische Lücke zwischen der Aussage, dass ein Auto mit Wasserstoff betrieben wird, und der tatsächlichen Umsetzung. Nehmen Sie den BMW Hydrogen 7. Es handelt sich um einen Verbrennungsmotor, der sowohl Benzin als auch Wasserstoff verbrennen kann. Aber stellen Sie sich keinen Standardpanzer vor. Dieses Auto nutzt flüssigen Wasserstoff. Das bedeutet, den Kraftstoff auf kryogenen Temperaturen zu halten. Steigt die Hitze, wird der Wasserstoff gasförmig. Und gasförmiger Wasserstoff kann den Motor in dieser speziellen Konfiguration nicht antreiben.
Die erforderlichen Modifikationen finden nicht nur unter der Haube statt. Sie befinden sich im Kraftstoffsystem. Die Isolierung eines Tanks, um flüssigen Wasserstoff kalt zu halten, erfordert ernsthafte Ingenieurskunst. Es handelt sich nicht um einen einfachen Austausch.
Motortoleranzen und Umrechnungsmythen
Automotoren sind Präzisionsinstrumente. Sie werden für bestimmte Betriebsbedingungen und Kraftstoffeigenschaften gebaut. Sie haben es bei der Oktanzahl gesehen. Das Einfüllen von Benzin mit niedriger Oktanzahl in einen Hochleistungsmotor beeinträchtigt die Leistung. Es ist, als würde man nichts anderes als Lakritz essen. Du kannst es schaffen. Es wird nicht gut enden.
Der BMW Hydrogen 7 ist kein Standardmotor, der mit seltsamem Kraftstoff betrieben wird. Es ist ein Motor, der für Wasserstoff gebaut ist. Hochentwickelte Computersysteme überwachen jeden Zyklus, um einen optimalen Betrieb sicherzustellen.
Könnten Sie also Ihr aktuelles Auto umrüsten? Technisch gesehen ja. In der Physik ist alles möglich. Praktisch? Es ist unwahrscheinlich. Die für die Wasserstoffverbrennung erforderlichen Toleranzen gehen weit über eine Standard-Nachrüstung hinaus.
Die Infrastrukturlücke
Selbst wenn Sie den technischen Code geknackt haben, brauchen Sie Treibstoff. Wo bekommt man es?
Wasserstofftankstellen sind rar. In den Vereinigten Staaten ist Kalifornien praktisch der einzige Staat mit einem funktionierenden Netzwerk. Das ist es.
Vielleicht denken Sie darüber nach, zu Hause aufzutanken. Einige Systeme zapfen Erdgasleitungen an und wandeln das Methan in Wasserstoff um. Es ist eine Option. Aber es erhöht die Komplexität eines bereits komplexen Problems. Sie kaufen nicht nur ein Auto. Sie bauen in Ihrer Einfahrt eine Chemiefabrik.
Der Weg in die Zukunft
Eine zuverlässige Wasserstoff-Brennstofftechnologie befindet sich noch in der Entwicklung. Das Versprechen ist real. Eine erneuerbare Ressource, die schädliche Emissionen reduziert. Aber die Hürden sind erheblich.
Autohersteller treiben die Brennstoffzellentechnologie voran. Wasserstoffbetriebene Fahrzeuge könnten bald weit verbreitet sein. Oder vielleicht auch nicht. Der Zeitplan ist ungewiss.
Eines ist sicher. Die „wasserbetriebenen“ Autos, die im Internet Wunder versprechen, werden nie in den Ausstellungsraum kommen. Es sind Betrügereien. Die Wissenschaft unterstützt sie nicht.
Um tiefer in die Mechanik einzutauchen, schauen Sie sich an, wie Brennstoffzellen funktionieren oder wie die Wasserstoffwirtschaft aufgebaut ist. Der Weg zu alternativen Kraftstoffen ist lang. Und es ist mit technischen Herausforderungen gepflastert, nicht mit Magie.
