V8-Motor ohne CO2-Ausstoß
Dieser V8 verbrennt CO2-freies Ammoniak
Ein CO2-freier V8? Was wie ein Wunschtraum klingt, hat das Fraunhofer-Institut IMM entwickelt. So kann ein konventioneller 6,6-Liter-Achtzylinder mit Ammoniak betrieben werden. Ein Test-Pick-up rollt bereits!
Bild: First Ammonia Motors
Das Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik und Mikrosysteme (IMM) macht einen automobilen Wunschtraum wahr: Das Mainzer Institut hat in Zusammenarbeit mit einem US-Start-up einen CO2-freien V8 entwickelt. Anstelle mit fossilem Benzin wird das Aggregat ausschließlich mit stickstoffbasiertem Ammoniak befeuert.
Der Motor basiert auf einem Konzept des Auftraggebers First Ammonia Motors (FAM) aus dem US-Bundesstaat North Carolina. Das Start-up will ihn zeitnah als alternativen Fahrzeugantrieb vermarkten.
Ammoniakmotoren wurden schon vor Jahrzehnten gebaut. Das Prinzip, statt fossiler Kraftstoffe das kohlenstofffreie Molekül aus Stickstoff und Wasserstoff zum Antrieb zu nutzen, ist schon seit dem 19. Jahrhundert bekannt. Allerdings scheiterte die Anwendung lange Zeit an der Produktion des Kraftstoffs: Er ließ sich nicht wirtschaftlich herstellen.
Ammoniakmotor ohne CO2-Emission
Heute wird das Prinzip aufgegriffen, weil ein solcher Motor die Kraftübertragung ohne klimaschädliche CO2-Emissionen ermöglicht. Aber Ammoniak ist ein teurer Energieträger, weil zunächst Wasserstoff aus Wasser erzeugt und Stickstoff aus der Luft abgeschieden werden müssen. Das kostet viel Energie. Die lässt sich aber erneuerbar und vor allem fossilfrei herstellen. In Zukunft könnte aus Solar- und Windstrom per Elektrolyse "grüner" Wasserstoff entstehen – so wie auch E-Fuels geplant sind.
Mit Motorabgas beheizter Ammoniak-Cracker des Fraunhofer IMM im Teststand.
Bild: First Ammonia Motors
Da Ammoniak aber bisher noch sehr teuer ist, erschien der Ammoniakmotor bisher nur dort wirtschaftlich, wo sich batteriegestützte Elektroantriebe und Elektroautos nicht anbieten – etwa in entlegenen Regionen ohne Stromversorgung, als Antrieb von Schiffen oder im Schwerlasttransport über weite Strecken.
Cracker erzeugen Wasserstoff-Additiv
Ein letztes Problem des Antriebs hat das IMM nun gelöst: Weil Ammoniak einen hohen Zündpunkt hat, musste bisher ein fossiler Brennstoff wie Diesel oder Methanol dauerhaft beigemischt werden. Der von FAM in Auftrag gegebene Antrieb löst das Zündproblem so: Am Motor wird über sogenannte "Cracker" ein Teil des mitgeführten Ammoniaks in seine molekularen Bestandteile zerlegt. Die Cracker gewinnen die notwendige Energie zur Spaltung aus der Motorabwärme.
Beim Start wird elektrische Energie genutzt, bis der Motor die notwendige Betriebstemperatur erreicht hat. Der beim Cracken entstandene Wasserstoff wird gesammelt und als Additiv eingesetzt. Als Abgase entstehen lediglich Wasserdampf und Stickstoff. Der zum Test umgebaute Benzinmotor musste ansonsten nicht modifiziert werden, teilte das Unternehmen mit.
Einbau in einen historischen Chevrolet-Pick-up
FAM hat die vom IMM entwickelte Cracker-Vorrichtung in einen historischen 6,6-Liter-V8 von Chevrolet eingebaut. Die erste erfolgreiche Testfahrt absolvierte der Oldtimer-Pick-up der Chevrolet C-Serie (Baujahr 1993) – Vorläufer des legendären Silverado – komplikationslos.
"Die Betankung benötigt etwa so viel Zeit wie bei Benzinbetrieb", teilte FAM mit. Das Unternehmen prognostiziert, dass sich die Preise für Ammoniak in den USA in Kürze auf einem ähnlichen Niveau wie Benzin befänden – dann würde es sich lohnen, einen Ammoniakmotor als Autoantrieb zu bauen.
Ammoniak hat eine um ca. 50 Prozent geringere Energiedichte als Benzin. Das macht rund doppelt so große Tanks notwendig.
Fazit
Amerika, du hast es besser: Angeblich soll in Kürze der Betrieb von Autos mit Ammoniak wirtschaftlich möglich sein – glaubt jedenfalls der Auftraggeber des ersten Motors, der ausschließlich mit dem CO2-freien Kraftstoff betrieben werden kann. Wie dem auch sei, der technische Sprung (dank Wissenschaftler von Fraunhofer) ist in jedem Fall erfreulich: Weil in absehbarer Zeit nicht alle Anwendungsfälle des Verbrennungsmotors elektrifiziert werden können, kann dieser alternative Antrieb dann aushelfen.
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