Ein Wasserstoffverbrennungsmotor (kurz Wasserstoffmotor) ist ein Verbrennungsmotor, der mit Wasserstoff als Kraftstoff betrieben wird. Er wandelt chemische Energie durch Verbrennung in mechanische Arbeit um. Grundlage ist die Knallgasreaktion (Verbrennung von Wasserstoff) in einem Hubkolben- oder Rotationskolben-Verbrennungsmotor. Wikipedia
Dieser Blog-Artikel ist eine Infosammlung über Wasserstoffmotoren [kurz: H₂Motor] aller Art, deren Technik und Einsatz
Truck Innovation Award 2025
Der MAN hTGX – ein neu entwickelter Schwerlast-Lkw mit H₂Motor – hat den Truck Innovation Award 2025 gewonnen. Die Journalisten der „International Truck of the Year“-Jury überreichten Alexander Vlaskamp, dem CEO von MAN Truck & Bus, die prestigeträchtige Auszeichnung für die innovativste technische Entwicklung des Jahres während des IAA TRANSPORTATION Press Day [17.9.2024] auf dem Messegelände in Hannover.
Nach der erstmaligen Verleihung des Truck Innovation Award im Jahr 2019 für den aFAS Level 4 automatisierten fahrerlosen Verkehrssicherheits-Lkw und die autonomen Fahrprojekte ATLAS-L4 und ANITA im Jahr 2023, ist dies bereits das dritte Mal, dass MAN Truck & Bus diese Trophäe gewinnen kann.https://www.eurotransport.de/artikel/iaa-transportation-2024-itoy-award-das-triple-fuer-man/
Volvo Trucks bringt Wasserstoff-H₂Motor in Serie
Traditionelle Verbrennungsmotoren, die statt mit fossilem Diesel oder Benzin mit grünem Wasserstoff laufen, stoßen in der Theorie überhaupt keine Treibhausgase – vor allem kein CO₂ – aus. Für Land- und Baumaschinen aber auch für den Logistikverkehr sind Wasserstoff-Verbrenner [H₂Motor] daher eine Alternative zu batterieelektrischen Antrieben. Volvo Trucks will die Technik noch vor 2030 auf den Markt bringen.
H₂Motor: Bosch-Ligier JS RH2 bereit für Demofahrt in Le Mans
(Motorsport-Total.com) – Diese Ankündigung wurde erwartet: Bosch und Ligier sehen sich bereit, den Ligier JS2 RH2 im Rahmen der Wasserstoff-Demonstrationsfahrten im Vorfeld der 24 Stunden von Le Mans 2024 auf die Strecke zu schicken.
H₂Motor aus Linz bald weltweit bald in Serienproduktion
Der Bosch-Konzern treibt mit seinem Know-How zum H₂Motor von Oberösterreich aus auch die Entwicklung von Wasserstoff-Motoren von Nutzfahrzeugen voran. Bald startet die erste Serienproduktion. Für eine Wasserstoffelektrolyse werden in Linz nun 28 Millionen Euro investiert.
So wird Wasserstoff zum sinnvollen H₂Motor-Antrieb
Wasserstoff gilt neben der Batterie als Energieträger der Zukunft im Verkehr. Bei den Olympischen Spielen in Paris lernten viele Gäste erstmals die Technologie kennen. Und die Autokonzerne haben konkrete Pläne für die Serienproduktion.
24h Le Mans stockt Wasserstoff-Demofahrt auf mehrere Fahrzeuge auf
Einen Schritt näher an der Wasserstoff-Klasse: Bei den 24 Stunden von Le Mans 2024 wird es wieder Demonstrationsfahrten mit Wasserstoff geben, diesmal nicht mehr exklusiv für den Mission-H24-Boliden.
Der Automobil-Weltverband FIA legt langfristige Strategie für H₂Motor vor
(Motorsport-Total.com) – Der Automobil-Weltverband FIA hat auf seiner jüngsten Sitzung des Motorsport-Weltrats (World Motor Sport Coucil, WMSC) eine langfristige Wasserstoff-Strategie für den Motorsport beschlossen. Diese bezieht sich ausdrücklich auf Verbrennungsmotoren.
E-Auto fahren und dennoch nur wenige Minuten fürs Tanken halten müssen? Ist das möglich? Natürlich, mit Wasserstoffautos wie dem BMW iX5 Hydrogen. Doch wie funktioniert ein Wasserstoffauto? Was ist ein Brennstoffzellsystem? Welche Vorteile bietet diese Technologie, vor welchen Herausforderungen steht sie? Wir klären für Sie die wichtigsten Fragen.
Dieser Blog-Artikel sammelt Infos über Wasserstoff H₂ Brennstoffzellen [kurz: H₂BZ] aller Art, deren Technik und Einsatz
Was macht eine Brennstoffzelle mit Wasserstoff H₂?
Zur Verstromung von Wasserstoff(H2) wird eine Brennstoffzelle benötigt, konkret handelt es sich dabei genau genommen um eine Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle. Man spricht auch oft einfach von der „Wasserstoff-Brennstoffzelle“. Im Folgenden werden „Brennstoffzelle“ und „Wasserstoff-Brennstoffzelle“ synonym verwendet. In Wasserstoff-Brennstoffzellen dient Wasserstoff als Brennstoff und Sauerstoff (O2) als Oxidationsmittel. Indem sie chemische Energie direkt in elektrische Energie und Wärme umwandeln, verfügen Wasserstoff-Brennstoffzellen über signifikant höhere Wirkungsgrade als konventionelle Kraftwerke.
In Kombination mit einem Brennstoffspeicher und einer Wasserstoff-Rezyklierung ermöglichen Brennstoffzellsysteme eine schadstofffreie Energieerzeugung. Das Leistungsspektrum von Wasserstoff-Brennstoffzellen reicht vom sub-kW-Bereich einzelner Zellen bis in den MW-Bereich in Form virtueller Kraftwerke. Dabei erstreckt sich das Einsatzgebiet von Wasserstoff-Brennstoffzellen von der Wärme- und Stromversorgung in Gebäuden über netzferne Anwendungen bis hin zum Antrieb von Fahrzeugen, Flugzeugen und Schiffen. Gerade durch die Diskussionen rund um die Rolle von Wasserstoff für die E-Mobilität sind Brennstoffzellen verstärkt in den Fokus gerückt.
Wie funktioniert eine Brennstoffzelle und wie ist diese aufgebaut? Eine Brennstoffzelle besteht aus einem Verbund von mehreren Zellen, die durch Separatoren getrennt werden und zu einem Stapel bzw. Stack angeordnet sind. Der Aufbau einer Brennstoffzelle erfolgt planar in Schichten oder bei oxidkeramischen Brennstoffzellen auch tubular als Röhrensystem. Für die Funktionsweise von Brennstoffzellen spielt die Elektrolyse eine entscheidende Rolle: Den Kern einer einzelnen Brennstoffzelle bildet ein flüssiger bzw. fester Elektrolyt, der beidseitig von bipolaren Elektrodenplatten (Anode und Kathode) eingefasst ist.
Diese Platten besitzen eine poröse Diffusionsschicht (GDL – Gas Diffusion Layer), welche die Reaktionsgase über eine edelmetallbeschichtete Katalysatorfläche führen (Nieder- und Mitteltemperaturbereich) bzw. über einen Katalysator aus Nickel, Keramik oder Stahl (Hochtemperaturbereich). Auf diese Weise wird bei den meisten Brennstoffzellentypen anodenseitig der Wasserstoff gespalten und die Elektronen werden zum elektrischen Verbraucher abgeführt. Die Wasserstoffprotonen wandern durch den Elektrolyten zur Kathodenseite und verbinden sich dort mit dem zugeführten Sauerstoff zu Wasser (H2O).
Wirkungsgrad von Wasserstoff H₂BZ-Brennstoffzellen
Zur Stromerzeugung nutzen Brennstoffzellen Wasserstoff. Der Wasserstoffantrieb in einem Brennstoffzellenfahrzeug ist ein bekanntes Beispiel: Der Strom aus der Brennstoffzelle treibt entsprechende Fahrzeuge an, wobei aus dem Auspuff letztlich nur emissionsfreier Wasserdampf ausgestoßen wird. Aktuell beträgt der Wirkungsgrad einer Brennstoffzelle circa 60 %. Diese Technik ist nicht zu verwechseln mit derjenigen eines Wasserstoffmotors, bei dem es sich nämlich um einen Wasserstoffverbrennungsmotor handelt.
Zum Vergleich: Die Elektrolyse besitzt einen Wirkungsgrad von 60 bis 70 %. Ein moderner Ottomotor bzw. Benziner hat einen Wirkungsgrad von etwa 24 %, Dieselmotoren sind dagegen in der Lage, rund 40 % der im Kraftstoff gespeicherten Energie zu nutzen. Auch Flugzeugtriebwerke erreichen je nach Qualität des Triebwerks ähnliche Wirkungsgrade wie Fahrzeugmotoren. Somit spricht vieles für den Einsatz der Brennstoffzelle bei Fahrzeugen, die täglich größere Strecken zurücklegen und größere Lasten bewegen müssen.
Landkreis Rostock: Zwölf neue Wasserstoff-Busse im Einsatz
Seit Mittwoch, 2. Okt. 2024 sind im Landkreis Rostock zwölf neue Busse unterwegs, die ganz ohne Diesel und Benzin auskommen. Betankt werden sie mit lokal produziertem Wasserstoff H₂. Bis Ende des Jahres soll ein Drittel der Busflotte umgestellt werden.
Renault hat ein neues Familienauto-Konzept vorgestellt. Dank Brennstoffzelle als Range-Extender sollen 1.000 Kilometer Strecke im Verbrenner-Tempo gefahren werden können.
Wasserstoff-Auto von BMW! BILD-Zeitung fuhr Prototyp
Für 2028 hat BMW sein erstes mit Wasserstoff H₂ betriebenes Auto angekündigt. In Zusammenarbeit mit Toyota sollen die Brennstoffzellen entstehen. Doch der Münchner Automobilkonzern arbeitet schon länger mit dieser Technik, baute knapp hundert BMW ix5 Hydrogen in einer kleinen Prototypen-Serie, die nicht für den Verkauf gedacht sind.
Ende von Schweröl und Diesel – Diese Lösung soll die ganze Schifffahrt grün machen
Schwerölbetriebenen Ozean-Riesen drohen Hafen-Verbote, Reeder müssen bereits für ihren CO₂-Ausstoß bezahlen: Die Schifffahrt wartet sehnsüchtig auf grüne Lösungen. Eine Firma in Norwegen geht nun voran – und produziert bald H₂BZ-Brennstoffzellen in Serie. Unterstützung kommt aus Deutschland.
Erster Wasserstoffzug der Niederbarnimer Eisenbahn startet
Am Bahnhof im Ortsteil Basdorf gibt es dazu einen Festakt. Anschließend ist eine Sonderfahrt geplant. Die batterie-elektrisch und wasserstoff-betriebenen Züge kommen von Siemens Mobility. Ein Batteriezug hat eine Reichweite von rund 120 Kilometer, ein Wasserstoffzug erreicht bis zu 800 Kilometer.
Die Anlage wird mit gereinigtem Wasser befüllt und kann mit Strom aus der heimischen Solaranlage betrieben werden. Bis zu 40 Liter Wasserstoff pro Stunde können hergestellt werden. Die Reinheit des Wasserstoffs gibt Youon mit 99,99 Prozent an.
Die H₂BZ-Transporter von Renault und Opel der Sprinter-Klasse
präsentieren leichte Transporter mit Brennstoffzelle. Kleine H₂-Nutzfahrzeuge gibt es von vier Stellantis-Marken und anderen Herstellern. Hier die neuesten Last- und Lieferwagen.
Hyundai und Skoda Group: Gemeinsam für H₂BZ-Systeme
Skoda Group und Hyundai wollen mit einer Kooperation Wasserstoff als Energieträger voranbringen. Was daraus konkret folgen könnte, bleibt zunächst offen.
Mahle stellt neue Lösungen für H₂ Brennstoffzellen [kurz: H₂BZ] vor
Arnd Franz, Chef des Zulieferers Mahle, hat auf der IAA Transportation in Hannover ein neues Gesamtsystem für Brennstoffzellen-Lkw präsentiert, zu dem auch eine separat verwendbare E-Achse sowie Verdunstungskühlung gehören.
Opel zeigt auf der Hannover IAA Transportation den Movano mit H₂BZ Brennstoffzelle
Arnd Franz, Chef des Zulieferers Mahle, hat auf der IAA Transportation in Hannover ein neues Gesamtsystem für Brennstoffzellen-Lkw präsentiert, zu dem auch eine separat verwendbare E-Achse sowie Verdunstungskühlung gehören.
Nuvera und Viritech arbeiten bei H₂-Brennstoffzellen-Antrieben zusammen
Die Brennstoffzellen-Spezialisten Nuvera Fuel Cells aus den USA und Viritech aus Großbritannien planen eine Zusammenarbeit. Ziel ist es, bei der Vermarktung, dem Einsatz und der Unterstützung des VPT 60 N-Antriebsstrangs von Viritech für Nutzfahrzeuge zu kooperieren.
Vitesco Technologies wird seinen Achsantrieb EMR3 für ein weiteres Modell an Honda liefern. Der neue Auftrag umfasst den Einsatz des E-Antriebs im neuen CR-V e:FCEV, der im Laufe von 2024 in Kalifornien und Japan erhältlich sein wird.
Hyundai hält am Thema Wasserstoff als Energiespeicher für die Mobilität fest und will ab 2025 einen Nachfolger für den H₂BZ-SUV Nexo vorstellen.
Auf der CES in Las Vegas stellt Hyundai seine Wasserstoffstrategie vor. Die richtet sich im Mobilitätssektor vor allem auf die Nutzfahrzeugsparte – allerdings nicht nur. Denn auch beim Pkw lässt Hyundai in Sachen Wasserstoff nicht locker. So verkündete Hyundai CEO Jaehoon (Jay) Chang bei der Pressekonferenz in Las Vegas, dass die Koreaner nicht nur an der kompletten Wertschöpfungskette von Wasserstoff arbeiten wollen, sondern sich auch um einen neuen Brennstoffzellen-Pkw kümmern.https://www.auto-motor-und-sport.de/neuheiten/zweite-generation-hyundai-nexo-brennstoffzelle-suv-ab-2025/
BMW plant Serieneinsatz von Wasserstoff-H₂BZ-Autos
„Nach unserer Auffassung wird individuelle Mobilität in einer globalen Perspektive ohne Wasserstoff nicht die maximale Wirkung erzielen“, betonte Oliver Zipse.
Die IAA TRANSPORTATION findet vom 17. September bis zum 22. September 2024 statt. Am 1. Pressetag (16. September 2024) ist das Messegelände für akkreditierte Pressevertreter von 8:00 bis 18:00 Uhr zugänglich.
in Hannover vom 17. bis 22. September 2024 – die führende Leitplattform für Logistik, Nutzfahrzeuge und Transportsektor
Die IAA TRANSPORTATION 2024 verzeichnet in diesem Jahr einen bemerkenswerten Anstieg an Ausstellern. Mit über 1.650 Ausstellern aus 41 Ländern liegt die Zahl um 20% höher als zur IAA TRANSPORTATION 2022. Des Weiteren verzeichnet die IAA TRANSPORTATION mit einer Internationalität von 73% einen Rekord an internationaler Beteiligung. Zudem belegt die Veranstaltung aufgrund der gestiegenen Ausstellerzahl mehr Hallen als bei der vorherigen IAA TRANSPORTATION. Dies unterstreicht die wachsende Bedeutung der IAA TRANSPORTATION als zentrale Plattform für die Präsentation neuer Technologien und Entwicklungen in der Transport- & Nutzfahrzeugbranche. Im Rahmen der diesjährigen Veranstaltung werden außerdem über 145 Welt- und Messepremieren sowie zahlreiche Neuheiten präsentiert.
Unter dem Motto „People and Goods on the Move“ widmet sich die IAA TRANSPORTATION 2024 den aktuellen und zukünftigen Herausforderungen der Branche. Hildegard Müller, Präsidentin des VDA, betonte in der heutigen virtuellen Pressekonferenz die Schlüsselrolle der Nutzfahrzeugindustrie bei der Erreichung globaler Klimaziele sowie die aktuellen Herausforderungen durch den nötigen Ausbau der Infrastruktur, Fachkräftemangel, steigende Energiekosten und geopolitische Unsicherheiten.
„Die Auto- und Nutzfahrzeugindustrie ist auf dem klaren Weg der Transformation und zeigt auf der IAA TRANSPORTATION, dass wir bereits die Produkte für klimaneutrale und digitale Mobilität der Zukunft entwickelt haben. Die Ziele sind klar definiert, die Innovationen serienreif – jetzt müssen die Fahrzeuge auf die Straße gebracht werden. Dafür braucht es die entsprechenden Rahmenbedingungen und eine strategische, ineinandergreifende industriepolitische Agenda, die den Ausbau der notwendigen Ladeinfrastruktur ermöglicht. Unsere Mission ist eine international wirtschaftlich erfolgreiche Automobilindustrie, die sich dem Ziel der Klimaneutralität verpflichtet und als Erfolgsbeispiel andere Regionen überzeugt und motiviert. Generell gilt: Klimaneutralität im Verkehr ist eine Gemeinschaftsaufgabe. Das Team besteht aus unterschiedlichsten Playern: Die Automobilindustrie ist dabei ein zentraler Akteur, neben beispielsweise Energieunternehmen, Stromnetzbetreibern und anderen Beteiligten. Brüssel und Berlin bestimmen die Rahmenbedingungen – gemeinsam kommen wir aber nur dann ans Ziel, wenn die Regeln aufeinander abgestimmt sind und regelmäßig überprüft werden. Hier gibt es erheblichen Nachholbedarf», sagt Hildegard Müller, VDA-Präsidentin.
Die ETH-Forschenden Samuel Heiniger (links, mit einem Glas Eisenerz) und Professor Wendelin Stark vor den drei Eisenreaktoren am Campus Hönggerberg der ETH Zürich. (Bild: ETH Zürich)
ETH Zürich verwendet eine reversible Methode, um Wasserstoff H₂ sicher und langfristig zu speichern.
Bis 2050 soll Photovoltaik über 40 Prozent des Schweizer Strombedarfs decken. Doch Solarstrom fliesst nicht immer dann, wenn man ihn braucht: Im Sommer gibt es zu viel davon und im Winter, wenn die Sonne seltener scheint und Wärmepumpen auf Hochtouren laufen, zu wenig. Gemäss der Energiestrategie des Bundes will die Schweiz die Winterstromlücke mit einer Kombination aus Importen, Wind- und Wasserkraft sowie durch alpine Solaranlagen und Gaskraftwerke schliessen.
Eine Möglichkeit, den Anteil der Importe und von Gaskraftwerken im Winter möglichst klein zu halten, ist die Produktion von Wasserstoff aus günstigem Solarstrom im Sommer, der dann im Winter verstromt werden könnte. Doch Wasserstoff ist hochentzündlich, extrem flüchtig und macht viele Materialien spröde. Um das Gas vom Sommer bis in den Winter zu speichern, sind spezielle Druckbehälter und Kühltechniken erforderlich. Diese benötigen viel Energie und der Bau der Speicheranlagen ist aufgrund der vielen Sicherheitsvorkehrungen sehr teuer. Zudem sind Wasserstofftanks nie ganz dicht, was die Umwelt belastet und zusätzliche Kosten verursacht.
Wendelin Stark, ETH-Professor für funktionale Materialien am Departement Chemie und Angewandte Biowissenschaften, haben nun eine neue Speichertechnik entwickelt, um Wasserstoff saisonal zu speichern. Diese Art der Speicherung ist viel sicherer und günstiger als bestehende Lösungen. Dazu nutzen die Forschenden eine bekannte Technologie und das vierthäufigste Element der Erde: Eisen.
Fig. 1 (a) Mismatch between the annual PV production and electricity demand in Switzerland in 2017. The production and demand are both normalized to their annual average values, corresponding to a future situation where production and demand are equal (100% on the horizontal axis in b). (b) Self-sufficiency in winter (defined as the time duration that solar PV and storage could cover the electricity need from Dec to Feb) as a function of installed PV capacity. Three cases are presented: no storage; with day–night storage (e.g. batteries in households); and with both day–night and seasonal storage (detailed calculation in ESI Notes 2–3†). (c and d) Schematic representation of iron-based seasonal energy storage. => Safe seasonal energy and hydrogen storage in a 1 : 10 single-household-sized pilot reactor based on the steam-iron process.
Katalyse ist die Wissenschaft von der Beschleunigung chemischer Elementarprozesse. Durch die Anwendung leistungsfähiger Katalysatoren laufen chemische Reaktionen bei gleichzeitiger Erhöhung der Ausbeute, Vermeidung von Nebenprodukten und Senkung des spezifischen Energiebedarfs ressourcenschonend ab. Der globalen Forderung nach einer effizienten Nutzung aller Ressourcen kann nur mit einer effizienten Katalyseforschung entsprochen werden. Schon gegenwärtig durchlaufen vier von fünf chemischen Produkten bei Ihrer Herstellung einen Katalysezyklus. So stellt die Katalyse eine Querschnittswissenschaft dar, die dazu beiträgt, Lösungen für die wesentlichen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts zu finden.
Wir «backen» uns einen Wasserstoffspeicher wie eine einfache Zutat wie Natron, die die Energiewende befördert
Noch immer suchen Forscher nach einem idealen Weg zur sicheren und stabilen Speicherung von Wasserstoff, dem Hoffnungsträger der Energiewende. Wie sich dieses flüchtige und brennbare Gas gefahrlos und mit einfachen „Zutaten“ bändigen lässt, darüber berichten Forscher vom Leibniz-Institut für Katalyse in Rostock, LIKAT, und der Firma H2APEX in der jüngsten Ausgabe von NATURE COMMUNICATION.
Sie entwickelten gemeinsam ein homogenes Katalysatorsystem, mit dem sie Wasserstoff (H₂) an Kaliumbikarbonat binden und auf diese Weise sicher und stabil chemisch speichern können. Bikarbonat ist ein Salz der Kohlensäure, landläufig als Backpulver oder Natron bekannt.
A Green hydrogen pathway from production to utilization. Excess energy from renewable sources can be used to electrolyze water. The hydrogen can then be chemically stored in so called hydrogen carriers (HC) and released using suitable catalysts. Finally, energy can be recovered via combustion or fuel cell5. B Overview of volumetric and gravimetric energy densities for various energy carriers30,31. C Chemical hazards of loaded HC compared to H2. [1] Hazardous symbols are listed for DBT. => Nature Communication
