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Toyota H2 Corolla mit 1,6l Hubkolbenmotor im 24 Stunden Rennen
Toyota meint immer noch: "Nichts ist unmöglich" :)
Im Mai waren sie Beie einem 24h Rennen in Japan mit einem auf Wasserstoff umgbauten Corolla mit 1,6l Verbrennungsmotor statt einer Brennstoffzelle.
Es hat noch nicht wirklich gut geklappt bei 8h Boxenstopps und 35 Tankstopps (4h), aber immerhin 358 Runden und 1600km haben sie geschafft.
https://www.carscoops.com/.../
Aber es gibt immer mehr Entwicklungen von LKW, die mit einem Verbrennungsmotor auf H2 laufen, statt mit einer Brennstoffzelle.
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12 Antworten
Was nur keinen Sinn macht. Da man Wasserstoff mit 70% aus Strom herstellen kann und diesen wiederum mit maximal(!) 45% wieder in mechanische Arbeit umsetzt. Im 24h rennen sind nicht tauschbare Batterien ein KO Kriterium, aber real? Vom Umstand "wo bekommen wir die Edelmetalle für Brennstoffzellen und Elektrolysatoren her" ganz abgesehen.
In einer Brennstoffzelle ist ähnlich viel Platin wie in einem normalen PKW Katalysator, also stellt sich diese Frage nicht. H2 kann durch Elektrolyse hergestellt werden. Das geht wunderbar mit Überschussstrom aus Wind- und Sonnenkraft. Und das ist Strom, der umweltfreundlich mit 0-Emissionen erzeugt werden KÖNNTE, aber nicht erzeugt wird, da das Netz ihn nicht aufnehmen kann und die Anlagen vom Netz genommen werden. Wirkungsgrad ist nicht toll, aber sieht man die Gesamtenergiebilanz im Vergleich zu einem LiPo Akku sieht es gar nicht so übel aus. Man beachte dabei alleine den Energiebedarf zum Konditionieren und sonstige Ladeverluste der Akkus.
Hier mal ein Bericht zum neuen Mirai:
https://efahrer.chip.de/.../...offauto-knackt-reichweitenrekord_105051
oder hier zum Nexo:
https://www.youtube.com/watch?v=_G78Na5El-Y&t=151s
Volltanken in ein paar Minuten ist doch toll.
Meiner Meinung nach ist das langfristig die Lösung, aber:
"Ich denke, dass es weltweit einen Markt für vielleicht fünf Computer gibt”.
Das prognostizierte Thomas Watson, Chairman von IBM, im Kriegsjahr 1943
Zitat:
und diesen wiederum mit maximal(!) 45% wieder in mechanische Arbeit umsetzt.
Je nach Motor sind es im Rennsport 50% und der theoretisch maximale Wirkungsgrad liegt bei 67%.
Bei einem Verbrennungsmotor liegt noch viel Potenzial, wobei ein Elektromotor schon am ende ist, denn der liegt schon bei +95%.
Am ende ist H2 trotzdem besser, da eben aus überschüssiger Energie produzierbar, egal ob verbrannt oder in einer Brennstoffzelle, deutlich besser wieder zu verwenden. Am ende ist auch die entsorgung von den ganzen Komponenten besser, da fast alles wieder zu verwenden ist, was bei einer Batterie nicht gemacht wird.
Zitat:
@apfel23 schrieb am 6. Juni 2021 um 08:40:49 Uhr:
In einer Brennstoffzelle ist ähnlich viel Platin wie in einem normalen PKW Katalysator, also stellt sich diese Frage nicht. H2 kann durch Elektrolyse hergestellt werden. Das geht wunderbar mit Überschussstrom aus Wind- und Sonnenkraft.
Woher hast du diese Fakten? Mein Kenntnisstand ist, dass eine Brennstoffzelle etwa 0.1 bis 0.2 g/kW Platin hat. Quelle: https://www.hydrogen.energy.gov/pdfs/9018_platinum_group.pdf ... macht bei nur 40kW etwa 8 Gramm. Und das sind Forschungszellen - nix Großserie. Ein 3-Wege Kat hat mittlerweile unter 2 Gramm Platin. Plus dem Platinbedarf der Elektrolysatoren übrigens. Was dazu führt, dass eine kleine Brennstoffzelle mit einem Akku gepuffert billiger ist als eine Große, ohne einen solchen Akku. Dummerweise ist ein kleiner "45% Range Extender" als z.B. Biogas/Ethanol Stationärmotor mit nem Akku parallel im selben Konzept nochmals deutlich billiger.
Apropos, H2 aus Elektrolyse ist "nett". Guck bitte nach wie viel "Überschuss-Strom" es überhaupt gibt (TWh), mit welcher Leistung dieser anfällt wenn vorhanden und was solche Elektrolysatoren kosten, die etwa 98% des Jahres dumm rumstehen und DANN H2 mit diesem Spitzenstrom erzeugen sollen. Deren Anschaffungskosten fressen dich bereits auf, den H2 willste zu dem Preis nicht bezahlen.
Keine gute Idee, also gar keine. Da sind "Smart Steckdosen" für existierende Elektroautos - die bei viel Wind auf "Befehl" mit Billigtarif zuschaltbar wären weitaus preiswerter und praktikabler. Zudem gibts je kWh mehr km. Und noch billiger wäre es, die im Lastfolgeverhalten sehr schlechten Kohle- und Braunkohlekraftwerke abzuschalten. Weil das kostet GAR nichts. Also uns Endkunden, der abgeregelten Strom über das EEG trotzdem (virtuell) vergüten muss. Während die Gewinne der Kohleverstromung beim Kraftwerksbetreiber bleiben. Nur am Rand erwähnt - das quasi stillgelegte Kraftwerk in Irsching hat mit seinem Gigawatt etwa die selbe Regelkapazität (Lastfolgeverhalten) wie alle RWE Braunkohleblöcke zusammen. Die zweistellige Gigawatt an Kapazität haben, aber Lastwechseln eben nur schlecht folgen.
Und ich möchte mal wissen, wer propagiert dass Akkus nicht recyclingfähig sind. Die werden aktuell noch nicht recycled, weil die Abfallmengen nicht vorhanden sind. Eine Recyclinganlage zu bauen lohnt noch nicht. Wenn du mir etwa 100 - 200 TAUSEND Tonnen Li-Akkuschrott garantieren kannst, ich bau dir sofort eine. Die Verfahren dazu liegen alle in diversen Schubladen. Aktuell ist es halt viel billiger, einem abgenudelten Akku der ersten E-Auto Generation ein zweites Leben als Solarpuffer zu geben. Weil 70kW Peak eines PKW sind viel für einen alten Akku. Aber: wieviel hat ein Haushalt? 0.5 bis 7 kW je nachdem ob der Herd läuft oder eben nicht. Das ist quasi nix.
Anders als bei uns wird in Japan jetzt schon massiv in Wasserstofferzeugung, Verteilung und Nutzung investiert. Staatlich vorgegeben und mit der Industrie vereinbart.
Dort wird daher erheblich früher als in Europa ein Netz von Wasserstofftankstellen gebaut, völlig unabhängig von den aktuellen Kosten und Energiebilanzen, so dass H2 Fahrzeuge mit BEV konkurrieren.
Für mich interessant an der Meldung ist, dass Toyota ein Fahrzeug ins Rennen geschickt hat, das zwar Wasserstoff als Treibstoff nutzt, diesen aber in einem Ottomotor verbrennt, statt ihn in Brennstoffzellen in Strom umzuwandeln und dann elektrisch zu fahren.
Vermutlich ist so ein Fahrzeug erheblich preisgünstiger anzubieten, als ein Elektrofahrzeug mit Akku oder Brennstoffzelle. Auch das bewährte HSD könnte mit so einem H2 Otto kombiniert werden.
Hatte BMW mit einem 7er bereits vor fast 20 Jahren gemacht. Siehe https://de.wikipedia.org/wiki/BMW_Hydrogen_7 ... so "einfach" ist das nicht, da Wasserstoff eine sehr niedrige Mindestzündenergie hat. Was bei nur etwas glimmender Ölkohle hässlich falsche Zündzeitpunkte bringen kann.
Es geht sogar ohne Platin..
https://www.weltderphysik.de/.../
Kupfer statt Platin:
https://www.laborpraxis.vogel.de/.../
3-5g:
https://www.spiegel.de/.../...n-a-c6b95652-6333-4f49-ae6c-d43a1e698953
PKW-Katalysator:
https://www.ecotradegroup.com/.../...ann-man-in-einem-konverter-finden
0.2% -0.5% je kg Keramikträger (im Schnitt etwa 1kg).
Und je nach Fahrzeug 1,2,3,4 Katalysatoren + vielleicht noch ein NOx Speicherkat
Das größte Problem bei der direkten Verbrennung von H2 dürften aber aufgrund der hohen Temperaturen die entstehenden Stickoxide sein...
Auch interessant:
https://www.businessinsider.de/.../
Alles eine Frage der Forschung und des entschiedenen "Da müssen wir hin.." Gedankens. Denn eins steht fest: Wir müssen weg von den fossilen Kohlenstoffen: a) wegen des Einflusses aufs Klima und b) sie sind endlich
Wenn sich immer nur die mit: Das geht nicht, das kann nicht funktionieren, sowas hat es noch nie gegeben usw, usw, usw, usw, usw duchgesetzt hätten, gäbe es keine Autos, Flugzeuge, Raumstationen, Saturn V Raketen, Computer, mRNA-Impfstoffe und die Erde wäre immer noch eine Scheibe, aber, das zu glauben, kommt ja scheinbar gerade wieder in Mode.
Niemand sagt, dass es einfach ist. Das Motto meiner Firma ist. "Wenn's einfach wäre, würde es jeder machen".
Manchmal braut man (der Mensch) Visionen
Und .2% bei 1000g Washcoat ist wieviel? 2 Gramm. Nicht jeder Kat wiegt zudem 1 kg. Wenn du vier Kats verbaust (wie bei manchen V6), dann wird der Kat aufgeteilt - Vorkat und Nachkat je Bank, zwei kleine Systeme für jeweils drei Zylinder. Die aktive Masse an sich ist nicht groß anders. Für vier VOLLE Kats (Edelmetallmasse) biste eher bei einem Veyron. Alles was an elektrochemisch aktiv "nicht Platin" bei PEM Zellen ist - wir reden über "Labormuster" und "Proof of Concept". Das ist etwa so serienreif wie der Li Akku Anfang der 80er Jahre.
Und aus deinem WdP Link: "Zudem reicht die weltweite Platinförderung nach Aussage der australischen Forscher nur für die Ausstattung von etwa drei Millionen Elektrofahrzeugen aus. " ... alleine in DE werden etwa 4 Mio Fahrzeuge neu zugelassen. Wobei die Aussies dann sicher mit einer ungepufferten BZ gerechnet haben, mit Puffer reichen die Mengen etwas weiter.
Deine Aussage "Das größte Problem bei der direkten Verbrennung von H2 dürften aber aufgrund der hohen Temperaturen die entstehenden Stickoxide sein..." klingt plausibel, ist es aber nicht. Weil dir niemand verbietet Lambda=1 mit hoher AGR zu fahren oder sehr mager verbrennend auf einen NOx Speicherkat (Bariumoxid, dessen Verfügbarkeit ist eher kein Thema) zu setzen. Bei Lambda=1 geht jeder klasssische 3 Wege Kat, funktional mangels Kohlenwasserstoffen sogar massiv vereinfacht. Ich persönlich tippe trotzdem eher auf "Magerverbrennung" und "Speicherkat" wenn H2 im Hubkolbenmotor genutzt werden sollte.
Nur: Rechne das durch. Sowas verliert gegen einen Akku haushoch was die kWh/km und vor allem die Kosten angeht. Mit dem Nebenaspekt, dass ein PKW Akku in der heimischen Garage mit an einem bidirektionalen Charger sogar einen brauchbaren Netzpuffer in beide Richtungen abgeben kann. Mit einem Wirkungsgrad, der nahe 90% von Strom zu Strom geht. Das ist marginal schlechter als ein Pumpspeicher und deutlichst besser als Strom -> H2 -> Brennstoffzelle.
Die Kunst in der Forschung ist übrigens eine Vision von einer Illusion und einer Halluzination unterscheiden zu können. Und dabei hilft die Thermodynamik. Die bei H2 im PKW nicht gerade "gut" aussieht. In der Luftfahrt (Mittelstrecke) sehe ich H2 und Brennstoffzelle übrigens deutlich positiver.
Zitat:
Deine Aussage "Das größte Problem bei der direkten Verbrennung von H2 dürften aber aufgrund der hohen Temperaturen die entstehenden Stickoxide sein..." klingt plausibel, ist es aber nicht. Weil dir niemand verbietet Lambda=1 mit hoher AGR zu fahren oder sehr mager verbrennend auf einen NOx Speicherkat (Bariumoxid, dessen Verfügbarkeit ist eher kein Thema) zu setzen. Bei Lambda=1 geht jeder klasssische 3 Wege Kat, funktional mangels Kohlenwasserstoffen sogar massiv vereinfacht. Ich persönlich tippe trotzdem eher auf "Magerverbrennung" und "Speicherkat" wenn H2 im Hubkolbenmotor genutzt werden sollte.
Nur: Rechne das durch. Sowas verliert gegen einen Akku haushoch was die kWh/km und vor allem die Kosten angeht. Mit dem Nebenaspekt, dass ein PKW Akku in der heimischen Garage mit an einem bidirektionalen Charger sogar einen brauchbaren Netzpuffer in beide Richtungen abgeben kann. Mit einem Wirkungsgrad, der nahe 90% von Strom zu Strom geht. Das ist marginal schlechter als ein Pumpspeicher und deutlichst besser als Strom -> H2 -> Brennstoffzelle.
Wo entsteht bei der Verbrennung von Wasserstoff viel Sickoxid? Fast gar nichts fällt da an und kann ohne Probleme über ein Katalysator umgewandelt werden. Dazu hat man eben kein CO, kein CO2, kein Schwefel und nichts. Außer H2O und ein winziger Anteil an Sickoxid, entsteht da gar nichts.
Und auch die Produktion wäre kein Problem, man muss einfach mal über den Tellerrand schauen. Nicht überall in der Welt sind die Bedingungen gleich. An der Nordsee hast viel Wind, den überschüssigen kannst in die Produktion von H2 stecken und hast kaum Energie verschwendet dafür. Klar, der muss auf 700bar gebracht werden. Aber am Ende hat man eben den Wasserstoff.
Brennstoffzelle wäre da viel besser gegen. Die ist haltbar, hat weniger Umweltprobleme wie ein Akku und kann eventuell mit einem kleinen Akku kombiniert werden um Reichweite zu generieren.
Am Ende halte ich ein Hybrid aus Brennstoffzelle mit einem 10-20kWh Akku für das Sinnvollste an alternative.
Und Wasserstoff hat noch einen riesen Vorteil, er ist in unbegrenzter Menge vorhanden! Da brauch man sich keine Sorgen machen ob der iwann noch da ist.
Beim Lithium Akku sehe ich halt den Umwelt Aspekt sehr zum Nachteil dessen, denn was wir bei der Energieerzeugung schon für ein Mist machen, abbauen aber nichts wieder aufforsten, sollte mir da gar nicht erst anfangen! Wenn, dann muss man es sofort ohne Kompromisse besser machen und nicht genauso scheiße weiter machen wie man es jetzt schon tut!
Ganz am Ende davon, in 100 Jahren oder ähnliches, sehe ich keinen Antrieb als Gewinner sondern denke eher, dass es eine Mischung aus allem wird. Verbenner mit E- Fuels, Brennstoffzelle und akku betriebenen Fahrzeugen.
Zitat:
@Jan565 schrieb am 9. Juni 2021 um 20:15:40 Uhr:
Wo entsteht bei der Verbrennung von Wasserstoff viel Sickoxid? Fast gar nichts fällt da an und kann ohne Probleme über ein Katalysator umgewandelt werden.
...
Und auch die Produktion wäre kein Problem, man muss einfach mal über den Tellerrand schauen. Nicht überall in der Welt sind die Bedingungen gleich. An der Nordsee hast viel Wind, den überschüssigen kannst in die Produktion von H2 stecken und hast kaum Energie verschwendet dafür. Klar, der muss auf 700bar gebracht werden. Aber am Ende hat man eben den Wasserstoff.
Hast du bzw. dein Stammtisch mal nen Blick in die Fachliteratur zu Thema "H2 und NOx" geworfen? Offenbar nicht. Weil wenn du Wasserstoff "konstant mager" verbrennst klappt der Standard-Kat nicht, wenn du es bei Lambda=1 verbrennst fliegt dir der Motor um die Ohren. Hat BMW irgendwie beim ersten "Hydrogen" Anfang der 2000er auf die harte Tour lernen müssen. Lesetipp: "Experimental Investigation for NOx Emission Reduction in Hydrogen Fueled Spark Ignition Engine Using Spark Timing Retardation, Exhaust Gas Recirculation and Water Injection Techniques", DOI 10.1007/s11630-019-1099-3 so als Übersicht ... die NOx Rohabgase gehen beim Wechsel von normalen Kohlenwasserstoffen auf Wasserstoff etwa um den Faktor 2.5 hoch.
Zitat aus der Quelle:
Zitat:
NOx emission with hydrogen at all loads is higher than gasoline fuel. It increased drastically at power output of 1.4 kW (equivalence ratio of 0.83 at wide open throttle (WOT) condition) from 5 g/kWh with gasoline to 12.1 g/kWh with hydrogen.
2B expected bei Lambda 0.83, was für "Benzin" ziemlich normal ist. Und das Ergebnis deckt sich mit allen anderen Quellen zu dem Thema.
Zum Argument "Aber am Ende hat man eben den Wasserstoff. " .... man hat für etwas Vorteil beim Wirkungsgrad (was einen Otto nebst Miller etwa von 40-45% auf über 50% Pushed) und dem 70% Wirkungsgrad der Elektrolyse genau was gewonnen? 700 bar übrigens im Tank, dagegen ist CNG harmlos. Auch was die Kompressorenergie angeht, weil 700 bar gibts nicht umsonst.
E-Fuels sind im Privatbereich IMHO eine Totgeburt. Luftfahrt ja, militärisch sicher, aber für den aktuellen "Dieseldeppen vom AFD Stammtisch"? Vergiss es. Zudem wird Wasserstoff aus Windstrom erstmal im Dünger landen. Aktuell geht alleine 10-15% des europäischen Gasverbrauchs direkt über Ammoniak in Düngemittel. Kannst nachrechnen wer mehr braucht - die KFZ Branche oder die Düngemittelindustrie. Da kann ich empfehlen - "hinten anstellen".
Die Fragen haben wir doch alle schon geklärt als BMW seinen 7er auf der IAA gezeigt hat.
Sollte Bestandteil jeder Verbrennungsmotoren Vorlesung sein.
Wasserstoff verbrennen in einem Hubkolbenmotor ist das blödste was man machen kann. Wer das fordert hat keine Ahnung. Mal abgesehen vom Handling. Flüssige Kohlewasserstoffe sind so viel einfacher.
Wenn ich aber die Prozesskette durchrechne gewinnt am Ende aber das System mit den wenigsten Umwandlungen von Energie.
Der damalige 7er mit "Hubkolbenmotor" war IMHO nichts anderes als eine PR Aktion. Alle machten Ende der 90er was mit "Brennstoffzellen" samt Onboard-Reformern, siehe Mercedes mit dem NECAR 1. Aus Sicht der BMW-Aktionäre - "alle machen was mit Wasserstoff". Also hat BMW auch was mit Wasserstoff gemacht. Und Toyota setzte auf eine leistungsstarke NiMH Pufferbatterie, ein Planetengetriebe, nahm das Miller Prinzip und baute den Prius.