Heutige Kraftstoffe auf Erdölbasis dezimieren die natürlichen Ressourcen und erzeugen Schadstoffe, die nachteilig für Mensch und Natur sind. Energiespeicher für Fahrzeugantriebe werden jedoch weiterhin notwendig sein, um den Personen- und Gütertransport zu ermöglichen. Es wird zwar zurzeit an der Optimierung der herkömmlichen Antriebsarten gearbeitet, aber bei der Verbesserung der angewandten Techniken gibt es Grenzen. Der Schadstoffausstoß kann zwar verringert, aber nicht völlig eingestellt werden. Die natürlichen Ressourcen werden zudem weiter reduziert. Es bleibt folglich die Notwendigkeit, nach anderen praktikablen Lösungen und neuen Techniken zu suchen.
Auf den ersten Blick erscheint Wasserstoff ein geeigneter Energiespeicher, der den Weg in eine schadstofffreie Zukunft weisen könnte. Wasser ist in ausreichendem Maße vorhanden, bei der Verbrennung wird relativ viel Energie frei und es entstehen keine Schadstoffe. Erste Versuche waren erfolgreich, und Wasserstoff scheint durchaus für den mobilen Fahrzeugantrieb geeignet zu sein. Auf den zweiten Blick gibt es jedoch auch Probleme. Wasserstoff ist mit Sauerstoff explosiv, die Erzeugung von H2 ist aufwändig und die Speicherung sowie die Betankung sind problematisch. Dann, auf den dritten Blick, zeigt sich, dass die Schwierigkeiten zu bewältigen sind und in den letzten Jahren weitgreifende Fortschritte gemacht wurden.
Mittlerweile ist die Technik auf einem Entwicklungsstand, auf der es Prototypen von wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen in der dritten oder vierten Generation gibt. Vor zehn Jahren wurde damit angefangen, Wasserstoff als Energieträger ernst zu nehmen. Einige der Ideen von damals sind gescheitert, andere sind in Ansätzen verwirklicht worden. Die H2-Speicherung in Metallhydriden oder die Bindung an Toluol gehören zu den nicht so aussichtsreichen Varianten. Chancenreicher ist die Nutzung von gasförmigem oder flüssigem Wasserstoff in herkömmlichen Verbrennungsmotoren sowie die "kalte Verbrennung" von H2 in Brennstoffzellen.
Ziel dieser Arbeit war es, den aktuellen Stand der Technik herauszuarbeiten, wie Wasserstoff als Kraftstoff für Fahrzeugantriebe eingesetzt werden kann. Dabei bildete der Einsatz im Verbrennungsmotor und in der Brennstoffzelle jeweils einen Schwerpunkt. Außerdem wurde die Wasserstoffgewinnung, die -Speicherung im Fahrzeug, die Abgasqualität sowie der Wirkungsgrad analysiert.
Inhaltsverzeichnis
- Aufgabenstellung
- Kurzfassung
- Geschichte
- Aktueller Stand
- Energieverbrauch
- Schadstoffe
- Die Entwicklung
- Alternative - fossile Energien
- Wasserstoff
- Eigenschaften
- Herstellung
- Antriebe
- Der Wasserstoff-Motor
- Motorentechnik
- Gemischbildung
- Beispielmotoren
- Kosten
- Emissionen
- Brennstoffzelle
- Funktionsweise
- Angewandte Technik
- PEM
- Reformer
- Kosten
- Der Wasserstoff-Motor
- Speicherung
- Tanks
- Betankung
- Vergleiche
- allgemein
- Antriebe
- Energiebilanz
- Energieumwandlungskette
- Energiedichte
- Emissionen
- Ausblick
- Die weitere Entwicklung
- Amerika
- Wasserstoff-Haus
- Ergebnisse
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die vorliegende Studienarbeit untersucht die Nutzung von Wasserstoff als Kraftstoff für Fahrzeugantriebe. Das Ziel ist es, den aktuellen Stand der Technik herauszuarbeiten, verschiedene Anwendungsgebiete zu analysieren und eine vergleichende Bewertung vorzunehmen. Dabei werden sowohl die Verwendung von Wasserstoff im Verbrennungsmotor als auch in der Brennstoffzelle betrachtet.
- Analyse der technischen Möglichkeiten und Herausforderungen bei der Nutzung von Wasserstoff als Kraftstoff
- Vergleich von Wasserstoffantrieben mit konventionellen Verbrennungskraftmaschinen
- Bewertung der Umweltauswirkungen und Nachhaltigkeit von Wasserstoffantrieben
- Diskussion der technischen und wirtschaftlichen Aspekte der Wasserstoffproduktion, -speicherung und -verteilung
- Einblick in die zukünftige Entwicklung und Potenziale von Wasserstoff als Energieträger
Zusammenfassung der Kapitel
Das erste Kapitel befasst sich mit der Aufgabenstellung der Studienarbeit und skizziert die Ziele und den Umfang der Untersuchung. Im zweiten Kapitel wird eine Kurzfassung der Thematik gegeben, die die Relevanz von Wasserstoff als Kraftstoff für Fahrzeugantriebe im Kontext der Suche nach alternativen Energiequellen beleuchtet. Kapitel 3 bietet einen historischen Überblick über die Entwicklung der Wasserstofftechnologie, angefangen von den ersten Experimenten bis hin zu den Visionen des 19. Jahrhunderts. Das vierte Kapitel behandelt den aktuellen Stand der Technik und beleuchtet die Herausforderungen im Bereich des Energieverbrauchs, der Schadstoffemissionen und der Entwicklung alternativer Energiequellen.
Schlüsselwörter
Die Arbeit konzentriert sich auf die Themen Wasserstoff als Kraftstoff, Fahrzeugantriebe, Brennstoffzelle, Wasserstoffmotor, Speicherung, Betankung, Umweltaspekte und Zukunftsperspektiven.
- Quote paper
- Sven Geitmann (Author), 1998, Wasserstoff als Kraftstoff für Fahrzeugantriebe, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/223
