Alternative Antriebe - Was ist das?
Alternative Antriebe sind Konzepte, die sich um eine konstruktive und umweltfreundliche Lösung hinsichtlich der Energieart bzw. der Antriebstechnik in Fahrzeugen beschäftigen. Bei diesen Antriebstechniken versucht man, die erkennbaren Probleme der Umweltbelastungen und des Ressourcenverbrauchs zu lösen.
Alternative Antriebe für den heutigen Pkw-Gebrauch werden nachfolgend kurz erläutert:
Der Hybridantrieb - alternative Antriebe
Bei einem Hybridantrieb werden zwei unterschiedliche Antriebsarten miteinander kombiniert, d. h., im Fahrzeug werden die Energieumwandlung und Energieabgabe zeitlich getrennt oder zwei unterschiedliche Antriebsmaschinen (Verbrennungsmotor und Elektromotor) als Alternative Antriebe genutzt.
Bei einem Hybridfahrzeug wird bei niedrigen Geschwindigkeiten automatisch auf den Elektroantrieb umgeschaltet. Bei höheren Geschwindigkeiten wird der leistungsstärkere Verbrennungsantrieb eingeschaltet und genutzt. Der Elektromotor wird durch eine eingebaute Batterie mit Strom versorgt. Diese wird über den Verbrennungsmotor über einen Generator geladen. Man kann natürlich jederzeit zwischen beiden Antriebsarten wechseln.
Der Vorteil der alternativen Antriebe von Hybridfahrzeugen ist der effiziente Elektroantrieb, der keine direkten Emissionen produziert und im Stand bei Staufahrten keine Energie verbraucht. Des Weiteren ist der Energieverbrauch bei Hybridfahrzeugen um bis zu 15% niedriger als bei einem normalen Antrieb und man muss auf die gewohnte Leistung nicht verzichten, da jederzeit auf den leistungsstarken Verbrennungsmotor zurückgegriffen werden kann.
Nachteilig ist dagegen nur das erhöhte Leergewicht durch die zusätzliche schwere Batterie und der aufwendigeren Motorkonstruktion für die alternativen Antriebe. Des Weiteren sind die Anschaffungskosten für ein Hybridfahrzeug relativ hoch im Gegenzug zu einen Fahrzeug mit einem normalen Verbrennungsmotor.
Der Hybridantrieb ist gerade im Pkw-Sektor im kommen. Es werden bereits heute von einigen Herstellern, alternative Antriebe für Fahrzeuge angeboten.
Wasserstoffverbrennungsmotor alternative Antriebe der Zukunft.
Bei einem Motor mit Wasserstoffverbrennung (auch Wasserstoff-Motor genannt) wird ein konventioneller Verbrennungsmotor anstelle von Benzin/Diesel mit Wasserstoff als Kraftstoff betrieben. Diese Form der alternativen Antriebe ist sehr zukunftsweisend. In einem Kolbenrotationszylinder sorgt die sogenannte Knallgasreaktion für den Antrieb im Motor. Der alternative Antrieb bei einem Wasserstoffverbrennungsmotor arbeitet im Prinzip identisch wie ein Ottomotor. Deshalb kann z. B. auch ein Benzinmotor zu einem Wasserstoff-Motor für alternative Antriebe umgerüstet werden.
Funktion eines Motors mit Wasserstoffverbrennung
Der Wasserstoffverbrennungsmotor ist wie ein Ottomotor aufgebaut, da der Wasserstoff auch durch eine Zündquelle (z. B. Zündkerze) und nicht durch Selbstzündung zur Verbrennung gebracht werden kann. Alternative Antriebe wie der Wasserstoffverbrennungsmotor besitzen zur Aufbereitung des Verbrennungsgemisches verschiedene Verfahren.
Die äußere Gemischbildung
Bei der sogenannten Saugrohr-Einblasung wird mit geringem Überdruck der gasförmige Wasserstoff ins Ansaugrohr eingeblasen. Da der Wasserstoff meistens flüssig im Tank gelagert wird, muss dieser auf dem Weg zum Motor hin erwärmt werden, damit er gasförmig wird. Der gasförmige Wasserstoff wird im Motor noch, bevor er in den Verbrennungsraum gelangt, mit Luft vermischt. Im Verbrennungsraum wird dann nach dem Schließen der Einlassventile das Wasserstoff-Luft-Gemisch durch eine Zündkerze gezündet. Die sehr geringe Dichte von Wasserstoff verdrängt bei der Einblasung viel Luft, somit wird die Qualität des Verbrennungsgemisches des alternativen Antriebs schlechter. Um die Effektivität zu erhöhen, kann flüssiger Wasserstoff in das Saugrohr eingespritzt werden.
Die innere Gemischbildung
Eine andere Variante ist die sogenannte Direkt-Einblasung. Hier wird der gasförmige Wasserstoff mit hohem Druck direkt in den Verbrennungsraum im Motor geleitet. Angesaugte Luft wird dann erst mit dem Wasserstoff vermischt und durch eine Zündkerze im Motor gezündet. Bei dieser Methode wird die Verdichtung effektiv erhöht und man erhält einen höheren Wirkungsgrad. Hier nimmt der Wasserstoff ein größeres Volumen als die angesaugte Luft ein. Da hier nur die Luft angesaugt wird, ist das Gemisch stärker als bei der Saugrohr-Einblasung.
Kombinierte Gemischbildung (Optimierung)
Um eine optimierte Gemischbildung für alternative Antriebe des Wasserstoffverbrennungsmotors zu erhalten, können beide Methoden auch in einem Motor miteinander kombiniert werden. Diese Form der alternativen Antriebe ist jedoch sehr teuer, da beide Systeme verbaut werden müssen.
Wasserdampf und die Gase Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid sind die Verbrennungsprodukte, die bei der Wasserstoffverbrennung als alternative Antriebe entstehen, wobei jedoch die Entstehung der Gase, Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid, 50 % geringer sind als bei einem herkömmlichen Ottomotor mit Katalysator. Des Weiteren ist der Wirkungsgrad für alternative Antriebe bei einem Motor mit Wasserstoffverbrennung um bis zu 45 % besser als bei einem Motor mit Benzinbetrieb. Dies wird durch die höhere Verbrennungsgeschwindigkeit des Wasserstoff-Luft-Gemisches erreicht. Jedoch ist die Leistung trotz des höheren Wirkungsgrads bei Benzinmotoren besser, da der niedrige Energiegehalt von Wasserstoff pro Kubikmeter Gas und der Volumenanteil des Wasserstoffs im Verbrennungsgemisch höher sind. Als Vorteile für alternative Antriebe bei der Wasserstoffverbrennung zählen, dass die Abgase keinen Feinstaub enthalten, bei einfachen Handhabungsregeln Wasserstoff sicherer als Benzin ist und Wasserstoff aus verschieden Quellen für den Betrieb des Motors gewonnen werden kann.
Da alternative Antriebe mit Wasserstoffverbrennungsmotoren noch nicht ausreichend gut entwickelt sind und es noch einige Probleme im laufenden Betrieb gibt sowie Wasserstoff mit Aufwand von Energie hergestellt werden muss, wird es noch einige Zeit dauern, bis vermehrt Fahrzeuge mit Wasserstoffverbrennungsmotoren als alternative Antriebe auf den Straßen zu finden sind.
Es gibt viele Gründe, um auf Fahrzeuge mit alternativen Antrieben umzusteigen, sei es, um die Umwelt und/oder um seinen Geldbeutel zu schonen. Wollen Sie Ihr Fahrzeug mit einer Art alternativer Antriebe nachrüsten, dann warten Sie nicht lange, nutzen Sie unseren Service und stellen Sie eine Werkstattanfrage für Alternative Antriebe bei Werkstätten in Ihrer Nähe.
