CC BY
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УДК 656.09
PERSPEKTIVISCHE AUTOMOBILMOTOREN AUF DEN ALTERNATIVBRENNSTOFFEN
I. E. Il'ina, O. N. Morozova
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ НА АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ВИДАХ ТОПЛИВА
И. Е. Ильина, О. Н. Морозова
Zusammenfassung. Die Aktualität und das Ziel. Als erstes Einsatzgebiet der Brennstoffzelle wird auf den Bereich der Fahrzeugantriebe eingegangen. Die Brennstoffzelle gilt in Verbindung mit einem Elektromotor als eine aussichtsreiche Alternative zum Hubkolbenmotor. Es werden Vorteile und Nachteile, ökologische, technische und ökologische Aspekte der alternativen Arten der Brennstoffen angesehen. Als erstes Einsatzgebiet der Brennstoffzelle wird im Folgenden auf den Bereich der Fahrzeugantriebe eingegangen. Die Brennstoffzelle gilt in Verbindung mit einem Elektromotor als eine aussichtsreiche Alternative zum Hubkolbenmotor (Otto- und Dieselmotor). Die Materialien und die Methoden. Im Artikel sind die Methoden der Systemanalyse und der Ergebnisse der ekologo-ökonomischen Einschätzung verwendet; die Forschungen der Operationen; der statistischen Bearbeitung der experimentalen Daten. Die Ergebnisse. Es sind die Vorteile und die Nachteile die Wirtschafts-, technischen und ökologischen Aspekte der alternativen Arten des Brennstoffes betrachtet. Es sind die Vorzüge der Brennstoffelemente, solche wie die Fassbarkeit des Brennstoffes, die Zuverlässigkeit, die Haltbarkeit und die Einfachheit des Betriebes enthüllt. Die enormen Entwicklungsanstrengungen der großen Automobilhersteller bieten den Beleg für diese Aussage. Nur BMW verfolgt die abweichende Strategie Wasserstoff in einem konventionellen Verbrennungsmotor in die erforderliche mechanische Energie umzusetzen. Die Schlussfolgerungen. Es ist die Schlussfolgerung gezogen, dass die Prozesse der Suche der für der Autos optimal herankommenden Quellen der Energie und der Entwicklung der Konstruktion der Beförderungsmittel unter die neuen Kraftstoffarten äußerst langfristig und kostspielig sind.
Schlüsselwörter, die Brennstoffzelle, der Brennstoff, das Erdgas, das Benzin, der Wasserstoff, das Methanol, der Diesel, die Alternativbrennstoffe, die Perspektivmotoren.
Аннотация. Актуальность и цели. Первоначально сфера применения топливных элементов распространялась в области автомобильной трансмиссии. Топливные элементы связывают с электромотором, который считают перспективной альтернативой поршневому двигателю (бензиновому или дизельному). Топливные элементы представляют собой очень эффективный, надежный, долговечный и экологически чистый способ получения энергии. Топливные элементы энергетически более эффективны, чем двигатели внутреннего сгорания, поскольку для топливных элементов нет термодинамического ограничения коэффициента использования энергии. Важное преимущество топливных элементов - их экологичность. Материалы и методы. В статье использованы методы системного анализа и результатов эколого-экономической оценки, исследования операций, статистической обработки экспериментальных данных. Результаты. Рассмотрены преимущества и недостатки, экономические, технические и экологические аспекты альтернативных видов топлива. Выявлены достоинства топливных элементов, такие как доступность топлива, надеж-
ность, долговечность и простота эксплуатации. В качестве еще одной особенности топливных элементов рассматривается эффективность при использовании одновременно как электрической, так и тепловой энергии. Однако возможность использования тепловой энергии есть не на каждом объекте. Определено, что в случае использования топливных элементов только для выработки электрической энергии их КПД уменьшается, хотя превышает КПД «традиционных» установок. Выводы. Процессы поиска оптимально подходящих для автомобилей источников энергии и разработки конструкции транспортных средств под новые виды топлива крайне долгосрочны и дорогостоящи.
Ключевые слова: топливный элемент, топливо, природный газ, бензин, водород, метанол, дизель, альтернативные виды топлива, перспективные двигатели.
Technische Aspekte
Um den Brennstoffverbrauch und Schadstoffausstoss des derzeitig dominierend eingesetzten Hubkolbenmotors zu senken, sind in den letzten Jahrzehnten diverse Entwicklungsfortschritte erzielt worden. Neben Innovationen am Antrieb selbst, wie die Brennstoffdirekteinspritzung, der Abgasturbolader und die Vierventiltechnik, konnte die Effizienz des Fahrzeuges durch eine Minimierung des Gesamtgewichtes (Leichtbauweise) gesteigert werden. Verringerungen der Emission lassen sich aber auch durch andere Brennstoffe mit geringerem Kohlenstoffanteil erzielen. Nachteilig beim Erdgas ist dessen Speicherung, die wegen seines geringen volumenspezifischen Energieinhaltes unter Druck erfolgen muss. Als Alternativbrennstoff ohne Ressourcenverbrauch gilt Rapsölmethylester. Er kann nach geringen Modifikationen des Brennstoffversorgungssystems direkt in Dieselmotoren eingesetzt werden. Bei der herkömmlichen Verbrennung von Wasserstoffen hat sich die Einhaltung des aktuell bestehenden Grenzwertes für die NOx-Emission als schwierig erwiesen, da die Verbrennungstemperaturen vergleichsweise hoch sind.
Der Elektromotor mit einer Energiespeicherung in herkömmlichen Batterien stellt eine Alternative zum Hubkolbenmotor dar. Die Vorteile eines Elektromotors liegen in dem guten Teillastverhalten, der hohen Dynamik und einer möglichen Energierückgewinnung. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit jedes Rad separat anzutreiben. Ökologisch vorteilhaft ist dieses Antriebssystem nur bei einer regenerativen Erzeugung der für die Aufladung notwendigen elektrischen Energie. Erfolgt die Aufladung durch den deutschen Strommix liegt der Schadstoffausstoß sogar höher als bei einem fortschrittlichen Hubkolbenmotor. Durch die geringe Energiedichte des Speichermediums Batterie hat sich dieses Konzept bis heute nicht durchsetzen können [1].
In Hybridantrieben werden zwei Antriebskonzepte (meist Hubkolben-und Elektromotor) miteinander kombiniert. Der Elektromotor kompensiert bei diesem Konzept das ungünstige Teillastverhalten des Hubkolbenmotors. Der Nachteil solcher Systeme liegt in der hohen Komplexität und den damit verbundenen Kosten.
Unter dem Antriebskonzept Brennstoffzelle wird grundsätzlich ein System verstanden, in welchem elektrische Energie durch einen Brennstoffzellenstack erzeugt und anschließend durch einen Elektromotor in mechanische Energie umgewandelt wird. Durch die Brennstoffzelle sind im Gegensatz zu dem Konzept Elektromotor-Batterie konkurrenzfähige Reichweiten möglich.
Energielieferant für das System ist ein wasserstoffhaltiger Brennstoff, welcher gasförmig oder flüssig, kohlenstofffrei oder kohlenstoffhaltig sein kann.
Zum Betrieb des Brennstoffzellenstacks ist ein Wärme- und Wassermanagement, ein Stoff-Wärme-Tauscher, ein (Luft-)Verdichter und je nach eingesetztem Brennstoff ein Reformer und eine CO-Feinreinigung notwendig.
Als Brennstoffzellentyp werden nahezu ausschließlich die Polymer Electrolyte Fuel Cell Solid (PEFC) oder deren Abwandlung die Direct Methanol Fuel Cell (DMFC) eingesetzt. Mittel- und Hochtemperaturbrennstoffzellen können die dynamischen Anforderungen die an einen Fahrzeugantrieb gestellt werden, nicht erfüllen. Die PEFC benötigt ein wasserstoffhaltiges Gas, die DMFC Methanol als Brennstoff. Beide besitzen eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Kohlenmonoxid CO, welches die Edelmetallkatalysatoren belegt. Die folgende Tabelle soll eine Übersicht über die möglichen Konzepte geben.
Tabelle 1
Konzeptübersicht möglicher BZ-Antriebe [1]
BZ-Typ Brennstoff Reformer Brennstoff-speicherung Distributionsinfrastruktur
PEFC Wasserstoff gasf. X aufwendig Neubau, aufwendig
Wasserstoff flüssig X sehr aufwendig Neubau, sehr aufwendig
Methanol aufwendig einfach Umrüstung, wenig aufwendig
Erdgas aufwendig aufwendig Ausbau, aufwendig
Benzin sehr aufwendig einfach existiert
DMFC Methanol X einfach Umrüstung, wenig aufwendig
Antriebkonzepte mit Brennstoffzellen bieten im Vergleich zu Verbrennungskraftmaschinen folgende grundsätzlichen Vorteile.
• Der Wirkungsgrad ist insbesondere im Teillastbereich höher als bei Verbrennungskraftmaschinen.
• Bei der Nutzung des Brennstoffs Wasserstoff entsteht vor Ort keine, bei Nutzung von Methanol oder anderen Kohlenwasserstoffen verglichen mit Verbrennungsmotoren eine geringere Emission.
• Da weniger umlaufende Teile für den Antrieb benötigt werden, ist der Antrieb geräuscharm und hat einen geringeren Wartungsaufwand. Dieser Vorteil wird aber im heutigen Entwicklungsstadium durch die aufwendige Peripherie aufgewogen.
• Die elektrische Energieversorgung, die durch zusätzliche Peripherie wie Klimaanlagen, Bordcomputer aktive und passive Sicherheitssysteme immer weiter zunimmt, kann durch den eingesetzten Elektromotor mehr als sichergestellt werden.
• Durch den Wegfall des klassischen Motor-Getriebe-Block haben Entwickler und Designer bei der Fahrzeuggestaltung größere Freiräume. Der Stack und seine Performance könnte, wie im letzten Prototyp von DaimlerCrysler, im Bodenbereich und die Elektromotoren direkt an den Rädern angebracht werden.
• Ein durch kleine Elektromotoren möglicher autarker Antrieb einzelnen Räder bietet neue Möglichkeiten für aktive Sicherheitssysteme und ermöglicht bessere Fahreigenschaften (Abb. 1).
Abb. 1. Wirkungsgrade unterschiedlicher Fahrzeugantriebe [2]
Studien zur Bewertung des Antriebssystem Brennstoffzelle zeigen, dass es auch das niedrige BrennstoffVerbrauchsniveau zukünftiger Dieselmotoren erreichen oder sogar unterbieten kann [1].
Ökologische Aspekte
Um die ökologischen Aspekte der Brennstoffzelle zu untersuchen, wird im Folgenden auf so genannte Ökobilanzen eingegangen. Eine ausführliche Einleitung in das Thema «Ökobilanzierung» und deren Definitionen ist in [1] zu finden. Tabelle 2 vergleicht 23 verschiedene Antriebskonzepte für Pkw miteinander. Als Fahrmuster wurde das «Durchschnitt»-Muster nach [1] gewählt. Auch Brennstoffherstellung und dessen Transport wurden berücksichtigt. Als Bezugspunkt gilt der konventionelle Ottomotor.
Tabelle 2
Wirkungsbilanzen für Pkw [1]
Ausstoß Treibhausgase [%] Ozonabbau [%] Recour-cenver- brauch [%] Kanzer- ogenität [%] Versauerung [%] Eutro- phierung [%] Photosmog [%]
1 2 3 4 5 6 7 8
Ökologische Gefährdung sehr groß sehr groß mittel sehr groß groß groß mittel
Spezifischer Beitrag sehr groß groß sehr groß - mittel groß groß
Otto-ICE 0 0 0 0 0 0 0
Diesel-ICE -17 -21 -18 64 33 76 -7
CNG-ICE -13 -3 3 -94 -26 -6 -41
LNG-ICE -15 -2 3 -94 -25 -5 -48
DME-ICE -1 -22 29 -93 -6 17 -10
RME-ICE -41 1405 -74 64 255 430 -2
Diesel-Hybrid -28 -33 -28 37 14 50 -32
1 2 3 4 5 6 7 8
CGH2 (z fos)-FC -28 -98 -8 -100 -68 -66 -69
DME-PEFC -5 -97 25 -98 -56 -64 -57
Benzin-PEFC 5 -93 8 -98 -43 -73 -55
BioEtOH-PEFC -76 669 -95 -100 233 283 43
BioCH3OH-DMFC -88 -60 -87 -98 117 213 187
BattEMobil 7 -52 31 -100 4 -21 -77
Tabelle 3
Abkürzungen in Tabelle 2
Abkürzung Erläuterung
Otto-ICE Otto-Pkw (ICE: internal combustion engine - Verbrennungsmotor)
Diesel-ICE Diesel-Pkw
CNG-ICE Erdgas-Otto-Pkw, unter Druck gasförmig gespeichert
LNG-ICE Erdgas-Otto-Pkw, flüssig gespeichert
CGH2 (z_fos)-ICE Wasserstoff-Otto-Pkw, Druck-H2-Speicherung, zentraler Großreformer für Erdgas
CGH2 (dz_fos)-ICE Wasserstoff-Otto-Pkw, Druck-H2-Speicherung, dezentraler Kleinreformer für Erdgas
LH2 (z_fos)-ICE Wasserstoff-Otto-Pkw, Flüssig-H2-Speicherung, zentraler Großreformer für Erdgas
LH2 (z_reg)-ICE Wasserstoff-Otto-Pkw, Flüssig-H2-Speicherung, über Elektrolyse mit regenerativ erzeugter elektrischer Energie
DME-ICE Diesel-Pkw mit Dimethylether als Brennstoff
RME-ICE Diesel-Pkw mit Rapsölmethylester als Brennstoff
Diesel-Hybrid Hybridantrieb mit Diesel-ICE
CGH2 (z_fos)-FC H2-Brennstoffzellen-Pkw, Druck-H2 aus Erdgas, zentraler Großreformer
CGH2 (dz_fos)-FC H2-Brennstoffzellen-Pkw, Druck-H2 aus Erdgas, dezentraler Kleinreformer
LH2 (z_fos)-PEFC H2-Brennstoffzellen-Pkw, Flüssig-H2 aus Erdgas, zentraler Großreformer
LH2 (z_reg)-PEFC H2-Brennstoffzellen-Pkw, Flüssig-H2 aus Elektrolyse mit elektrischer Energie aus regenerativen Quellen
CH3OH-PEFC PEFC mit Reformer für Methanol
CH3OH-DMFC Direktumsetzung von Methanol in einer DMFC
DME-PEFC DME-Brennstoffzellen-Pkw (PEFC), DME aus Erdgas
Benzin-PEFC Benzin-B rennstoffzellen-Pkw
BioEtOH-PEFC Bioethanol-Brennstoffzellen-Pkw, Ethanol aus biogenen Kohlenwasserstoffen
BioCH3OH-PEFC Biomethanol-Brennstoffzellen-Pkw, Methanol aus biogenen Kohlenwasserstoffen; eingesetzter BZ-Typ: PEFC
BioCH3OH-DMFC Biomethanol-Brennstoffzellen-Pkw, Methanol aus biogenen Kohlenwasserstoffen; eingesetzter BZ-Typ: DMFC
BattEMobil Pkw mit Batterien als Energiespeicher und einem Elektromotor als Antrieb
Nachfolgend sind die wesentlichen Fakten aus den Wirkungsbilanzen der verschiedenen Antriebsoptionen in Bezug auf ihre ökologische Gefährdung zu-sammengefasst. Es kann nicht von einem grundsätzlichem ökologischem Vorteil des Antriebssystems Brennstoffzelle ausgegangen werden. Die Art der Brennstoffbereitstellung kann die Vorteile des höheren Wirkungsgrades des Antriebs aufwiegen. Dies gilt für die Antriebssysteme, in denen Wasserstoff zentral aus fossilen Energieträgern hergestellt und verflüssigt wird. Vor allem bei einer anschließenden Verbrennung in einem Ottomotor (BMW-Konzept) liegt die Emission von Gasen, die den Treibhauseffekt hervorrufen, um 81 % über dem Referenzantrieb (Ottomotor mit Benzin). Sollte der Wasserstoff allerdings durch Elektrolyse mit regenerativ erzeugtem Strom hergestellt werden, liegt der Ausstoß der Treibhausgase der Konzepte unter dem Referenzantrieb. Die hohen Temperaturen, die im Ottomotor bei der Verbrennung von Wasserstoff entstehen, führen zu einem vergleichsweise hohen Ausstoß von Stickoxiden, welche zum stratosphärischen Ozonabbau (N2O) und zur Eutrophierung (NOx) beitragen. Der Brennstoff Erdgas erweist sich generell als ökologisch vorteilhaft. Die biogenen Brennstoffe RME (Rapsmetylester) und Bioethanol fallen durch die hohe Emission von N2O und einem hohen Ausstoß kanzerogener Partikel auf. Unabhängig von der Herstellung des Brennstoffs Methanol zeigt dieser Vorteile in den Kategorien Ozonabbau und Kanzerogenität.
Ökonomische Aspekte
Vergleicht man die zu erreichenden Kostenziele der einzelnen Anwendungsgebiete, so ist der Einsatz von Brennstoffzellen als Alternative zum Verbrennungsmotor sicherlich das Ehrgeizigste. Kostenreduktionen werden vor allem durch die Massenfertigung erwartet. Der größte Anteil an den Gesamtkosten eines Brennstoffzellensystems wird durch den Platinbedarf verursacht.
Definitiv hängt die Marktdurchdringung des Brennstoffzellenantriebs von den staatlichen Subventionen und Maßnahmen ab. Dies gilt vor allem für den Aufbau einer Infrastruktur der benötigten Brennstoffe.
Aktuelle Forschung und Entwicklung
Unter den Automobilherstellern sind DaimlerCrysler, General Motors/Opel, Ford, Toyota und Honda in der Entwicklung von Antriebsystemen mit Brennstoffzellen besonders engagiert. Neben Wasserstoff (PEFC) wird Methanol (DMFC) als geeigneter Brennstoff untersucht (tabelle 4).
Tabelle 4
Akteure in Forschung und Entwicklung Stand 1999 [3]
Automobil konzern Allianz, Kooperationen Hersteller des Stacks Eingesetzter Brennstoff Angestrebter Markteintritt
1 2 3 4 5
Daimler- Ballard, Ecostar, Ford Ballard Methanol, 2004
Crysler LH2
GM/Opel Toyota GM/Opel Methanol, LH2 2004
Ford Ballard, Daimler-Crysler Ballard LH2 2004
VW Volvo Ballard, Sie-mens Methanol
Toyota GM GM/Opel Methanol, LH2 2003
1 2 3 4 5
Renault Peugeot/Citroen De Nora LH2 spätestens 2010
Honda Ballard Honda, Ballard Methanol, LH2 2003
MAN Siemens, Linde Siemens CGH2
Neoplan De Nora De Nora
LH2 entsprich Wasserstoff flüssig gespeichert und CGH2 entsprich Wasser-stoffdruckspeicherung.
DaimlerCrysler. DaimlerCrysler kooperiert seit 1993 mit Ballard Power Systems und Ecostar. Der Stack von Ballard und der Antrieb von Ecostar wurde in die Mercedes A-Klasse implementiert. DaimlerCrysler hält ein Aktienpaket von Ballard Power Systems, welches einem Anteil von 25 % entspricht. Entwickelt und realisiert wurden Brennstoffzellenantriebe für den Einsatz von Methanol (PEFC mit Reformer, NECAR III) und verflüssigtem Wasserstoff LH2 (PEFC, NECAR IV). Von 1992-1996 sind rund 120 Mio. DM in die Entwicklung von Brennstoffzellenantrieben investiert worden.
GM/Opel. GM/Opel kooperiert seit 1994 mit Toyota. Eine Besonderheit bei GM/Opel ist deren Unabhängigkeit, denn selbst der Brennstoffzellenstack wird von GM/Opel selbst entwickelt und produziert. 1998 präsentierte Opel einen Zafira mit Brennstoffzellenantrieb der Wasserstoff (LH2) als Brennstoff benötigt.
Ford. In der Entwicklung wird bei Ford mit DaimlerCrysler zusammengearbeitet. Die Pkw-Sparte von Volvo die seit 1999 zu Ford gehört kooperiert mit VW und Renault. 1999 wurde ein Forschungszentrum in Aachen eröffnet. Dort wurde im gleichen Jahr der Prototyp P2000 vorgestellt. Als Brennstoff wurde E85 (85 % Ethanol, 15 % Benzin) eingesetzt.
Volkswagen. Volkwagen hat Kooperationen mit Volvo und Johnsten Matthey (Reformer) geschlossen. Außerdem wurde mit Ballard Power Systems ein Lieferabkommen vereinbart. 2000 wurde auf der Expo in Hannover ein Golf in Hybridtechnik vorgestellt. Als Brennstoff diente Methanol. Für die Bereitstellung von Spitzlasten besass der Golf eine Batterie als Energiepuffer.
Toyota. Seit 1994 besteht eine Kooperation mit GM/Opel. 1996 wurde ein Prototyp der als Brennstoff Wasserstoff umsetzte und 1997 einer auf Methanolbasis vorgestellt. Auch Toyota verfolgt eine Hybridstrategie, ähnlich wie VW. Die Brennstoffzelle hat eine Leistung von 25kW und wird durch eine Ni-Metallhydridbatterie mit einer Leistung von ebenfalls 25kW ergänzt.
Renault. Seit 1999 hat Renault mit PSA Peugeot Citroen eine Kooperation mit dem Ziel der Serienproduktion eines Fahrzeuges mit Brennstoffzelle bis spätestens 2010 geschlossen. Weitere Kooperationen bestehen mit CEA, Air Liquide, De Nora (BZ), Air Liquid, Elf, Total (Reformer, Brennstoffversorgung). 1997 wurde ein 30kW Prototyp mit Wasserstoff (LH2) als Brennstoff vorgestellt.
Honda. Trotz eines Entwicklungsvertrages mit Ballard Power Systems hat Honda in Kooperation mit drei japanischen Firmen eine Brennstoffzelle entwickelt, die nach Firmenangaben kleiner und leichter sein soll. Der Produktionsbeginn ist für 2003 mit 300 Fahrzeugen für die Märkte Japan und USA geplant.
Neoplan. Partner und Brennstoffzellenlieferant ist De Nora. 1998 wurde ein Stadtbus mit einer Leistung von 35-50 kW vorgestellt. Er verfügte zusätzlich über einen Schwungradspeicher.
MAN. MAN hat Kooperationen mit Siemens und Linde geschlossen. 1999 wurde ein Bus mit einer Leistung von 120kW fertiggestellt, der bis 2002 in München im Einsatz war.
Als Quellen für diesen Abschnitt dienten [3], Geschäftsberichte und Broschüren der Unternehmen, Angaben im Internet, sowie Angaben der Siemens AG.
Große Herausforderungen liegen speziell in diesem Anwendungsbereich in der Kostenreduktion, der Reformierung von Kohlenwasserstoffen mit ausreichenden dynamischen Eigenschaften sowie der Verbesserung des Wärme- und Wassermanagements.
Fazit und Ausblick
Noch nie zuvor gab es eine Alternative zum Hubkolbenmotor, in welche die Automobilindustrie so viel Forschungs- und Entwicklungsarbeit investiert hat, wie die Brennstoffzelle in Kombination mit einem Elektromotor. Die Kosten sind inzwischen zum Hauptproblem des Brennstoffzellensystems geworden. Da in diesem Anwendungsgebiet ausschließlich Membranbrennstoffzellen verwendet werden, sind die kostenintensiven Platinanteile für den Katalysator zwar reduziert worden, aber in gewissen Mengen unumgänglich, um eine ausreichende Kinetik der Brennstoffzelle sicherzustellen. In der Entwicklung wird weiterhin an Reduktionsmöglichkeiten der eingesetzten Edelmetallmenge gearbeitet.
Ein ganz zentraler Punkt bei diesem Anwendungsgebiet ist die Frage nach dem richtigen Brennstoff! Am aussichtsreichsten ist neben Wasserstoff, flüssig oder gasförmig komprimiert gespeichert das Alkohol Methanol. Im Gespräch sind weiterhin auch die weit verbreiteten konventionellen Brennstoffe Diesel und Benzin. Vor allem von der Mineralölindustrie wird der Einsatz von Diesel oder Benzin für Pkw mit Brennstoffzellenantrieben favorisiert. Die Reformer für Diesel und Benzin sind aber bis heute nicht verfügbar. Aufgrund der chemisch komplexen Struktur und der Verunreinigungen dieser Kohlenwasserstoffe ist eine Reformation mit der heute verfügbaren Technik nur mit neuen Reinheitsanforderungen möglich. Die Verunreinigungen der konventionellen Brennstoffe Diesel und Benzin stellen allerdings auch für die weitere Emissionsminderung von Verbrennungsmotoren ein Problem dar. Sollte der Einsatz von Diesel und Benzin für Fahrzeuge mit Brennstoffzellenantrieben auch in Zukunft technisch nicht möglich sein, ist das flüssige Alkohol Methanol für eine Markteinführung der aussichtsreichste Brennstoff, da es direkt elektrochemisch umgesetzt oder problemlos in ein wasserstoffreiches Gas reformiert werden kann. Die Implementierung in die bestehende Tankstelleninfrastruktur würde nur Modifikationen der bereits bestehenden Anlagen erforderlich machen. Die DMFC befindet sich allerdings noch in der Entwicklung. In Deutschland wird insbesondere am Forschungszentrum Jülich an der Entwicklung der DMFC gearbeitet. Sollte sich Wasserstoff in flüssiger oder gasförmigkomprimierter Form als favorisierter Brennstoff herausstellen, wären sehr kostenintensive Neubauten in der Tankstelleninfrastruktur notwendig. Darüber hinaus wären aufwendige Speichersysteme an Bord des Fahrzeuges notwendig. Deswegen ist Wasserstoff als Energieträger eine Langfristperspektive.
Wie in Tabelle 2 zu erkennen ist, sind nicht alle Varianten eines Brennstoffzellenfahrzeuges in allen Wirkungskategorien ökologisch gegenüber der Referenz (Ottomotor mit Benzin als Brennstoff) vorteilhaft. Allein der höhere Systemwirkungsgrad der Fahrzeuge mit Brennstoffzellenantrieb führt aber zu tendenziellen Vorteilen beim Einsatz gleicher Brennstoffe.
Literatur
f. Oertel, D. Brennstoffzellen-Technologie: Hoffnungsträger für den Klimaschutz Erich Schmidt / Dagmar Oertel. - Berlin : Verlag, 2001.
2. Mok, Ph. Brennstoffzellen - saubere Antriebe für Staßenfahrzeuge von morgen Reader der Jahrestagung «Zukunftstechnologie Brennstoffzelle» des Forschungsverbundes Sonnenenergie / Philiph Mok, Dirk Walliser. - 1999.
3. Fraunhofer Institut für Systemtechnik und Innovationsforschung: Innovationsprozeß vom Verbrennungsmotor zur Brennstoffzelle Karlsruhe, 2000.
Ильина Ирина Евгеньевна
кандидат филологических наук, доцент,
кафедра иностранных языков,
Тамбовский государственный технический
университет
E-mail: [email protected]
Il'ina Irina Evgen'evna candidate of philological sciences, associate professor, sub-department of foreign languages, Tambov State Technical University
Морозова Ольга Николаевна
кандидат педагогических наук, доцент, кафедра иностранных языков, Тамбовский государственный технический университет
E-mail: [email protected]
Morozova Ol'ga Nikolaevna candidate of pedagogical sciences, associate professor, sub-department of foreign languages, Tambov State Technical University
УДК 656.09 Il'ina, I. E.
Perspektivische automobilmotoren auf den alternativbrennstoffen / I. E. Il'ina, O. N. Morozova // Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. -2015. - № 4 (16). - C. 176-184.
