Rettet dieser Wasserstoffmotor die Diesel-Trucks?

Großserien-Dieselmotoren auf Wasserstoffbetrieb umzubauen ist das Ziel des Startups Keyou aus München.

Vergleichsweise wenige Komponenten an den Motoren müssen für den Wasserstoffantrieb umgebaut werden.

Eine wichtige Komponente sind die Injektoren für das Wasserstoffgas.

Der komplette Zylinderkopf des Dieselmotors wird durch einen speziell entwickelten und angepassten Kopf ersetzt.

Geändert wird auch der Turbolader und die Abgasrückführung.

Keyou sieht den Praxiseinsatz nicht nur im Lkw, sondern auch in Bussen für den Personen-Nahverkehr, wo sich auch das Thema der Tank-Infrastruktur in den Depots einfacher lösen ließe als beim Fernverkehr-Lkw.

Auch die etablierten Hersteller entwickeln im Hinblick auf den Wasserstoffeinsatz, hier der neue MAN Gasmotor E3872.

Der MAN E3872 ist zwar für den stationären Einsatz und nicht für Nutzfahrzeuge vorgesehen, lässt sich aber bereits jetzt wahlweise mit Wasserstoffgas betreiben.

Renault Teaser Wasserstoff-Verbrenner Conceptcar

Auch im Pkw-Sektor ist das Thema Wasserstoff-Verbenner aktuell: Renault kündigt für Mai 2022 eine Studie mit "Hydrogen Engine" an. Das klingt schwer nach einem Concept Car mit Wasserstoff-Verbrenner.

Toyota hatte Ende 2021 mit japanischen Partnern eine Allianz zum Thema E-Fuels eingefädelt. Im Februar 2022 präsentierte Allianzpartner Yamaha einen mit Wasserstoff betriebenen V8-Motor.

Das 5,0-Liter-Aggregat geht auf den Motor aus dem Luxus-Sportcoupé Lexus RC F zurück. Um Wasserstoff als Brennstoff zu nutzen, hat Yamaha unter anderem die Einspritzanlage modifiziert und die Zylinderköpfe sowie die Ansaugkrümmer angepasst. Unter dem Strich soll der Wasserstoff-V8 bis zu 450 PS bei 6.800/min und maximal 540 Nm Drehmoment bei 3.600/min leisten.

Außerdem haben die Japaner den dreizylindrigen Yaris GR für den Betrieb mit Wasserstoff ertüchtigt.

Leistungsdaten für den Wasserstoff-Dreizylinder nennt Toyota nicht. Wird das Basistriebwerk mit herkömmlichem Benzin gefüttert, dann beaufschlagt es den Allradantrieb des Kleinwagens mit 261 PS und maximal 330 Nm Drehmoment.

Um Wasserstoff in einem normalen Motor verbrennen zu können, wurde dessen Kraftstoff- und Einspritzsystem angepasst.

Die Verbrennung erfolgt schneller als bei vergleichbaren Benzinern. Das führt zu einem besseren Ansprechverhalten des Motors.

H2 statt Benzin: Die Energie zieht der konventionelle Hubkolbenmotor aus dem Wasserstofftank.

Die Wasserstofftanks und auch deren Betankungssystem wurden aus dem Mirai adaptiert.

Auch im Rennsport experimentiert Toyota mit Wasserstoff-Verbrennungsmotoren.

Auch der chinesische Autokonzern GAC hat einen Wasserstoff-Verbrennungsmotor entwickelt. Für den Dreizylinder entwickelte GAC eine neue Brennkammer, die Wasserstoff und Luft besser mischen soll. Außerdem sollen Verbesserungen am Wasserstoffversorgungssystem die Leistungsdichte erhöhen und das Risiko von Undichtigkeiten reduzieren.

Renault Master Hyvia Wasserstoff Transporter

Zusammen mit dem Wasserstoff-Spezialisten Plug Power hat Renault das Joint Venture HYVIA gegründet. Daraus sind bislang drei leichte Nutzfahrzeuge mit Brennstoffzellenantrieb auf Basis des Renault Master hervorgegangen.

Vortrag Prof. Maximilian Fichtner auto motor und sport Kongress

Generelles Problem bei der Nutzung von Wasserstoff: Von der eingesetzten Energie kommt wenig beim Vortrieb an, viel bleibt bei dem doppelten Umwandlungsprozess (Energie zu H2, H2 in Energie) auf der Strecke.

Laut dem Ungarn Tibor Bak, der hinter dem Kincesm Hyper GT-Sportwagenprojekt steht, verfügt dieser über einen revolutionären, hochdrehenden, von der Formel 1 abgeleiteten Hybrid-Antriebsstrang.

Für die Mitnahme des Wasserstoffs kündigt Bak ein revolutionäres Speichersystem an, das die üblichen großen Druckspeicher ersetzen soll. Die Kosten sinken dabei angeblich um 20 Prozent, das Gewicht um 30 Prozent.

Ein französisches Start-up hat den wasserstoffbetriebenen Hopium Machina auf die Räder gestellt. Ein erster Prototyp ist auf der Teststrecke unterwegs, die ersten 1.000 Bestellungen sollen auch schon vorliegen.

Ab 2024 will das Unternehmen mit einem Wasserstoff-Rennwagen bei den 24 Stunden von Le Mans starten, der Protoyp des Machina soll schon früher fahren. Technische Daten für die Limousine gibt Hersteller HMC bisher kaum bekannt – die Franzosen versprechen immerhin eine Reichweite von über 1.000 Kilometer mit nur einer Wasserstoff-Tankfüllung. Ein Tankvorgang soll nur etwa drei Minuten dauern. Die Leistung des Antriebs wird mit über 500 PS angegeben. Die weiteren Ziele wirken ambitioniert: 2025 soll die Großserienproduktion des Machina laufen, bis 2030 soll der Umsatz bereits eine Milliarde Euro betragen.

Mercedes brachte mit dem GLC F-Cell einen Brennstoffzellen-Plug-in-Hybrid auf die Straße - wenn auch nur in minimaler Stückzahl zum Leasen.

Den seit 2018 in geringen Stückzahlen gebauten Mercedes GLC F-Cell haben die Stuttgarter von vornherein als reines Leasingprojekt ausgelegt.

Wasserstoff Tanken geschieht mit hohem Druck, ähnelt in der Praxis dem Tanken von Gas.

Zusätzlich kann der GLC seine 13,8 kWh-Batterie an der Steckdose laden und so rund 50 Kilometer rein elektrisch fahren.

Als Hybrid beherrscht der GLC F-Cell verschiedene Betriebsmodi. Die Energie für den Motor kann aus der Batterie oder aus der Brennstoffzelle kommen; sie kann auch die Batterie laden.

Egal wie - der GLC F-Cell fährt sich immer wie ein Elektroauto mit 200 PS.

Von der Technik ist unter der Haube wenig zu sehen.

Das Brennstoffzellenauto musste sich während der Erprobung auch bei Kälte beweisen.

Die Schnittzeichnung zeigt, wie im SUV die Antriebstechnik untergebracht ist.

Die Brennstoffzelle sitzt dort, wo sonst der Verbrennungsmotor untergebracht ist, die Batterie über der Hinterachse.

Das Funktionsprinzip der Brennstoffzelle.

Mercedes hat die Brennstoffzellentechnik auch bereits im Sprinter mit Wohnmobil-Aufbau implementiert. Gerade für schwerere Fahrzeuge bietet der Wasserstoffantrieb gegenüber dem batterielektrischen Gewichtsvorteile.

Ein Wohnmobil könnte sich sogar zu Nutze machen, dass beim Betrieb der Brennstoffzelle Wasser entsteht - zur Spülung der Toilette etwa.

Vito und Sprinter bietet Mercedes auch mit rein batterieelektrischem Antrieb an, das Wohnmobil ist wie der GLC F-Cell ein Plug-in-Hybrid, der entweder mit dem Strom aus der Batterie etwa 30 Kilometer oder mit Wasserstoff etwa 300 Kilometer weit kommen soll.

Audi zeigte mit dem Concept Car A7 h-tron bereits 2014, dass die PHEV-Brennstoffzellentechnik mit auch in einem Coupé Platz findet.

Auch hier sieht das im Inneren aus, wie bei einem herkömmlich angetriebenen Auto.

Wie der Mercedes GLC F-Cell kombiniert auch der A7 h-tron batterieelektrischen und Brennstoffzellenantrieb.

Die vier Wasserstofftanks des Audi A7 Sportback h-tron quattro sind unter dem Gepäckraumboden, vor der Hinterachse und im Kardantunnel untergebracht. Eine Außenhaut aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) umgibt die innere Schale aus Aluminium.

Die Batterie im h-tron ist nur 8,8 kWh groß. Zwei Elektromotoren sorgen für Allradantrieb.

Der A7 h-tron soll aus 5 Kilogramm Wasserstoff etwa 500 Kilometer Reichweite machen.

Die Schnittzeichnung zeigt die Unterbringung der Technik in der Coupé-Karosse.

In der Studie h-tron quattro Concept zeigte Audi 2016 ein SUV mit Brennstoffzellenantrieb. Die Brennstoffzelle ist im Vorderwagen montiert. Ihre 330 Zellen bilden einen Stapel ("Stack"). Je nach Lastpunkt arbeitet er im Spannungsbereich von 220 bis 280 Volt.

Innen wie außen ähnelt die Studie dem Audi E-Tron.

Die drei Wasserstoff-Tanks sind unter der Passagierzelle beziehungsweise dem Gepäckraum platziert, sollen aber den Innenraum nicht einschränken. Sie speichern laut Audi bei 700 bar Druck Wasserstoff für bis zu 600 Kilometer Reichweite.

Als Ergänzung zur bis zu 110 kW starken Brennstoffzelle hat Audi hier eine vergleichsweise kleine Lithium-Ionen-Batterie installiert, die nicht extern geladen werden kann. Der Akku, soll weniger als 60 Kilogramm wiegen und liegt unter der Fahrgastzelle. Er liefert bis zu 100 kW Leistung, die beim Beschleunigen kurzzeitig als starker Zusatz-Schub wirken. Beim Verzögern speichert er die rekuperierte Energie.

Die Technik soll dem h-tron 550 Nm Systemdrehmoment verschaffen und ihn in weniger als sieben Sekunden von 0 auf 100 km/h beschleunigen.

Die Höchstgeschwindigkeit des weniger windschlüpfigen SUV (cW 0,27) ist wie im E-Tron auf 200 km/h begrenzt.

Anders als die deutschen Hersteller bietet Toyota mit dem Mirai bereits ein Auto mit Brennstoffzellenantrieb zum Kauf an.

Im Test konnte der Antrieb des Mirai überzegen, aber das Auto bietet vergleichsweise wenig Platz und ist mit 78.600 Euro sehr teuer.

Auch Hyundai hat mit dem Nexo bereits ein Brennstoffzellen-Auto in Serie. Der kompakte SUV kostet 69.000 Euro.

Im Vergleichstest schlug der Nexo den Mirai deutlich.

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