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Technik / Artikel
200 Jahre Wasserstoff-Fahrzeuge
Im Jahr 1807 wurde von François Isaac de Rivaz (1752-1828) das erste Wasserstoff-Fahrzeug gebaut. Anschließend lief die Fahrzeugentwicklung hin zu Diesel- und Benzinantrieben. Aufgrund der aktuellen Klimadiskussion rückt der Energieträger Wasserstoff bei der Suche nach Kraftstoffalternativen verstärkt ins Bewusstsein.
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Isaac de Rivaz wurde am 19. Dezember 1752 in Paris geboren. Viel ist über sein Leben nicht überliefert. Er diente als Offizier in der französischen Armee und lebte nach seiner Versetzung in den Ruhestand in der Schweiz, wo er sich einbürgern ließ und die Staatsangehörigkeit annahm.
Der erste Verbrennungsmotor
In der zweiten Hälfte des 18. Jahrhunderts beschäftigte er sich mit Fahrzeugen, die durch eine Dampfmaschine angetrieben werden. 1806 baute Rivaz einen Verbrennungsmotor, für den ihm am 30.01.1807 das Pariser Patent Nr. 731 erteilt wurde. Damit erhielt er die Berechtigung, an Stelle des Dampfes, explosionsartige Verbrennungen als Triebkräfte für seine Maschinen zu benutzen. Nebenan siehst du die Zeichnung, die der Patentschrift beigelegt war.
Der Motor funktionierte mit einem zündfähigen Gemisch aus Steinkohlengas, Wasserstoff und Luft. Es wurde im Zylinder durch einen Funken elektrisch gezündet und trieb durch die Verbrennung einen schweren Kolben in die Höhe. Auf diesem war eine Zahnstange befestigt, deren Zähne beim Herabfallen des Kolbens in ein Zahnrad griffen. Dieses Zahnrad trieb dann über einen Seilzug ein Räderpaar an.
Durch die Kraft der Verbrennung wurde der Kolben hoch geschleudert, die Arbeit wurde durch das Gewicht des herabfallenden Kolbens und durch den auf den Kolben von oben wirkenden Luftdruck geleistet.
Die erste „Autofahrt“ mit Verbrennungsmotor
1813 experimentierte de Rivaz mit einem Wagen, der von diesem Motor angetrieben wurde. Nach unseren heutigen Vorstellungen sah er mehr wie eine Kutsche aus. Der Motor erzielte 25 Zündungen hintereinander, von denen jede einzeln von Hand ausgelöst werden musste. Tatsächlich gelang es Rivaz, mit dem Wagen einige hundert Meter zu fahren. Das ist aus heutiger Sicht eine lächerlich geringe Strecke, die man schneller und einfacher hätte zu Fuß zurücklegen können, aber es ist die erste Fahrt eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor in der Geschichte der Technik.
Wie funktioniert der Wasserstoffantrieb?
Wenn Wasserstoff mit Sauerstoff gemischt wird, entsteht Knallgas. Ein Funke genügt und die beiden Gase reagieren chemisch miteinander. Dabei entsteht Wasser. Außerdem wird viel Energie als Wärme freigesetzt. Und diese frei werdende Energie kann man eben auch in Strom umwandeln.
Wasserstoff hat den Vorteil, dass er als Bestandteil des Wassers reichhaltig vorhanden ist. Außerdem verbrennt Wasserstoff ohne giftige Schadstoffe. Allerdings bereitet die umweltfreundliche Herstellung des Gases Probleme, denn um es zu gewinnen, ist wiederum viel Energie nötig.
Ein System das auf Wasserstoff basiert, ist der Antrieb durch eine Brennstoffzelle. So gab es von Daimler-Chrysler das weltweit erste Brennstoffzellen-Fahrzeug (die Serie "Necar") mit bordeigener Wasserstofferzeugung.
Der technische Ablauf:
Das Auto tankt statt Benzin Methanol. Dieser Stoff wird in einem so genannten Reformer zerlegt, um reinen Wasserstoff für den weiteren Ablauf in der Brennstoffzelle zu erhalten. In der Brennstoffzelle laufen dann elektro-chemische Vorgänge ab, die Energie für den Elektromotor liefern. Bei den einzelnen Reaktionen werden entgegengesetzt zu herkömmlichen Motoren keine Stickstoffoxide und Abgas-Partikel freigesetzt.
Erste Wasserstoff-Serienlimousine von BMW
Auch BMW hat ein Fahrzeug entwickelt, das mit Wasserstoff betrieben wird. Es gibt die Zwölfzylinder- Limousinenmodelle, den BMW 750hL. Dieses Auto fährt mit einer Höchstgeschwindigkeit von 226 km/h. Wenn der Wasserstoff verbrennt, bleibt nur Wasser als Abgas, damit ist das Auto praktisch emissionsfrei. Allerdings gibt es ein Problem: Weil es schwer ist, Wasserstoff zu tanken, (wegen seiner niedrigen Temperatur) muss eine neue Tanktechnologie entwickelt werden.
Bei diesen BMWs entspricht der Grundmotor den Fahrzeugen der Serienproduktion. Angepasst werden muss das Kraftstoffsystem bis hin zur Gemischaufbereitung für den Wasserstoff-Betrieb. Zunächst wurde eine Serie von 100 BMW Hydrogen 7 produziert.
Der Präsident des Verbandes der Automobilindustrie (VDA) hat bereits ein Modell der Mobilität von morgen übernommen. In der BMW Welt erhielt Matthias Wissmann den Schlüssel für seinen persönlichen BMW Hydrogen 7. Er gehört zu einer Reihe von führenden Persönlichkeiten aus Politik, Wirtschaft und Gesellschaft – darunter Günter Verheugen, Vizepräsident der EU-Kommission, Bundeswirtschaftsminister Michael Glos und Bundesverkehrsminister Wolfgang Tiefensee – die den BMW Hydrogen 7 im Laufe des Jahres erhalten haben.
Deutsche Automobilhersteller an der Spitze
„In Sachen Weiterentwicklung von Antrieben und Entwicklung neuer Antriebsformen spielen die deutschen Automobilhersteller an der Spitze mit und sind weltweit Innovationstreiber. Die Wasserstofftechnologie von BMW ist ein gelungenes Beispiel für die Potenziale, die in unserer Industrie stecken, und für die Fähigkeit, Ideen in marktfähige Produkte umzusetzen. Unsere Ingenieure sichern mit ihrer Kreativität und Erfindergeist nachhaltig die Mobilität und erfinden so das Auto immer wieder neu“, sagte Wissmann bei Übergabe des BMW Hydrogen 7 in München.
Auch Opel hat einen PEM Brennstoffzellen-Zafira mit Flüssigwasserstoffspeicherung vorgestellt und selbstverständlich gibt es auch noch weitere Autofirmen, die an Wasserstoff angetriebenen Autos basteln.
Text: RR 3. 12. 2007, Fotos: TÜV-Süd (Rivaz-Fahrzeug), BMW (Hydrogen 7)
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