Wasserstoffverbrennungsmotoren: Werden sie eine echte Alternative?

Könnten Wasserstoff-Verbrennungsmotoren zu einer echten Alternative zu Benzin- und Dieselmotoren werden? Es ist wichtig hervorzuheben, dass Wasserstoff viel schneller verbrennt als Benzin, was dazu führen kann, dass das Ansprechverhalten der Motoren deutlich besser und sogar noch schneller wird. Dennoch gibt der Wasserstoff seinen Kampf nicht auf und strebt danach, zu einer starken Option für den Straßenverkehr zu werden.

Die Nutzung von Wasserstoff in Brennstoffzellen zur Erzeugung emissionsfreien Stroms hat großes Potenzial, doch viele Hersteller setzen nicht mehr auf die Entwicklung von Verbrennungsmotoren. Diese sind jedoch nicht ganz verschwunden, denn Toyota hat einen Dreizylindermotor mit Wasserstoffantrieb entwickelt, der im Toyota Corolla Sport eingesetzt wird, der an den 24 Stunden von Fuji teilnehmen wird.

Wasserstoff, die Zukunft des Verbrennungsmotors?

Obwohl Wasserstoff im Vergleich zu Benzin oder Diesel ein sauberer Kraftstoff ist, ist er nur dann vollständig emissionsfrei, wenn er in einer Brennstoffzelle zur Stromerzeugung genutzt wird. Bei der Verbrennung in einem Verbrennungsmotor ist er nicht völlig emissionsfrei. Zwar entstehen keine unverbrannten Kohlenwasserstoffe, kein Kohlenmonoxid und kein CO2, wohl aber Stickoxide.

Wasserstoff ist deutlich anspruchsloser als Benzin oder Diesel und verbrennt vollständig und effizient in einem weitaus größeren Bereich von Luft-Kraftstoff-Verhältnissen. Daher kann ein Wasserstoffmotor mager betrieben werden (mehr Luft, weniger Kraftstoff) und dennoch deutlich niedrigere NOx-Werte erzeugen als Benzin- oder Dieselmotoren.

Wasserstoff enthält pro Gewicht eine große Energiemenge, ist aber deutlich weniger dicht als flüssige Kraftstoffe. Deshalb erzeugen Saugrohreinspritzer, bei denen der Kraftstoff im Ansaugkrümmer eingespritzt und außerhalb der Zylinder mit Luft vermischt wird, eine deutlich geringere Leistung als Benzinmotoren. Die Direkteinspritzung verbessert die Lage und macht in Kombination mit einem Turbolader mit variabler Turbinengeometrie wasserstoffbetriebene Verbrennungsmotoren praktikabler.

Neue Wasserstoffmotoren mit Direkteinspritzung und Turboaufladung können mehr Leistung als ein vergleichbarer Benzinmotor erzeugen, wenn der Wasserstoffanteil im Gemisch aus Kraftstoff und Luft erhöht wird, allerdings steigen dabei die NOx-Werte. Im Grunde sind Wasserstoffmotoren ansonsten modifizierte Benzinmotoren, die in der Serienausführung stärkere Bauteile und Systeme zur Direkteinspritzung von Wasserstoff hätten.