Der Wasserstoff - Hubkolbenmotor:

Der bivalente Verbrennungsmotor im BMW 750hL


Der Wasserstoff-Hubkolbenmotor basiert grundsätzlich auf der Technik eines konventionellen 4-Takt-Ottomotors, nur mit dem generellen Unterschied, dass an Stelle von Benzin Wasserstoff verbrannt wird.

Dies funktioniert nach dem Prinzip der sogenannten Knallgasreaktion von Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser. Dabei wird Wasserstoff mit Sauerstoff zu einem hochexplosiven Gasgemisch vermengt, mit Hochdruck in den Zylinderraum eingespritzt und nach einem Verdichtungsvorgang durch Zugabe von Aktivierungsenergie in Form einer Zündung zur Reaktion gebracht.

Die durch die Explosion verursachte Druckwelle drückt einen Kolben nach unten. Durch ein Schwungrad wird der Kolben wieder nach oben gehoben und verdichtet erneut das in der Zwischenzeit über die Ventile ausgetauschte Gasgemisch.

Der gesamte Vorgang wird ab diesem Punkt wiederholt. Der Kolben und das Schwungrad sind mit einer Kurbelwelle verbunden, die durch die Bewegung des Kolbens in Rotation gebracht wird. Diese Kurbelwelle treibt dann über ein Getriebe die Antriebsräder des entsprechenden Fahrzeuges an. Somit wird die chemisch gespeicherte Energie des Wasserstoffs wie beim mit Benzin betriebenen Ottomotor durch Verbrennung und mechanische Übersetzungen in kinetische Energie des Fahrzeuges umgewandelt.

Wasserstoff-Verbrennungsmotor aus dem Hause BMWNatürlich müssen an den Kraftstoffleitungen, den Dichtungen und sämtlichen anderen Teilen, die mit dem ultrakalten Treibstoff in Berührung kommen, gewisse Modifikationen vorgenommen werden, um das Fahrzeug für den Wasserstoff-Betrieb zu optimieren. Auch die Motor-Steuerelektronik muss auf die Zündeigenschaften des Treibstoffs Wasserstoff umgestellt werden.

Die Verbrennung des Gasgemisches erfolgt generell mit hohem Luftüberschuss. Die zusätzliche Luft im Brennraum nimmt Wärme auf und senkt damit die Flammentemperatur unter die kritische Grenze, oberhalb derer sich das Wasserstoff-Luft-Gemisch selbst entzünden kann. Somit werden Fehlzündungen und ein unrundes Laufen des Motors unterbunden und gleichzeitig die Entstehung von Stickstoffoxiden bei der Verbrennung vermieden. Diese entstehen nämlich hauptsächlich bei hohen Verbrennungstemperaturen durch Oxidierung des in der Luft enthaltenen Stickstoffes.

Beim Wasserstoff-Verbrennungsmotor besteht die Möglichkeit einer sogenannten bivalenten Auslegung. Das heißt, der Motor kann sowohl mit Wasserstoff als auch mit Benzin betrieben werden. Gerade für die Übergangszeit bis zum Aufbau einer flächendeckenden Wasserstoff-Infrastruktur hat der Wasserstoff-Verbrennungsmotor daher als saubere Antriebsalternative sehr gute Aussichten. Auf lange Sicht gesehen unterliegt der Verbrennungsmotor aufgrund seines geringeren Gesamtwirkungsgrad allerdings dem Brennstoffzellenantrieb.