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Toyotas Neuer Rennwagen überspringt Brennstoffzellen Und Verbrennt Nur Wasserstoff (+ Warum Dies Hilfreich Sein Könnte)
Toyotas Neuer Rennwagen überspringt Brennstoffzellen Und Verbrennt Nur Wasserstoff (+ Warum Dies Hilfreich Sein Könnte)

Video: Toyotas Neuer Rennwagen überspringt Brennstoffzellen Und Verbrennt Nur Wasserstoff (+ Warum Dies Hilfreich Sein Könnte)

Video: Wasserstoff Brennstoffzellen News #1: Neues Format, Informationen und Hintergründe 2022, Dezember
Anonim

Wie die Leser von CleanTechnica wahrscheinlich wissen, behandelt Toyota Wasserstoff genauso wie meine Katzen ihre Katzenminze. Es ist eine Obsession und vielleicht eine Sucht. Andererseits scheint die japanische Regierung den Einsatz von Wasserstofffahrzeugen zu befürworten, und das spielt eine Rolle. Was ich nicht erwartet hatte, war zu sehen, dass Toyota Geld ausgibt, um Wasserstoff-Verbrennungsmotoren zu entwickeln, die ihn verbrennen, anstatt eine Brennstoffzelle zu verwenden. Sprechen wir über das Renn-/Entwicklungsprogramm von Toyota, warum das Unternehmen dies tut, und schauen wir uns dann die Vor- und Nachteile der Technologie an.

Vor etwa einer Woche gab Toyota bekannt, dass es im Rahmen seiner Bemühungen um eine „kohlenstoffneutrale Mobilitätsgesellschaft“einen Wasserstoff-Verbrennungsmotor entwickelt und dass im Mai ein Rennwagen mit diesem Motor an den Start geht. Toyota sagt, der Motor sei unterentwickelt, aber es würde dem Unternehmen helfen, ihn im Rennsport zu verbessern.

Die Grundidee eines Wasserstoff-Verbrennungsmotors ist ziemlich einfach. Sie haben im Grunde einen normalen Gas-Verbrennungsmotor und geben Wasserstoff anstelle von Benzindampf ein. Damit es so gut wie möglich funktioniert, müssen natürlich ein paar kleine Änderungen vorgenommen werden, aber am Verbrennungskonzept ändert sich überhaupt nichts. Einlass, Kompression, Zündung und Auslass (saugen, quetschen, knallen, blasen) funktioniert wie bei den meisten anderen auch.

Toyota hat eine kleine Animation zusammengestellt, die das alles zeigt:

Wie in der Animation handelt es sich um einen Reihen-3-Zylinder-Kolbenmotor mit Turbolader und 1,6 Liter Hubraum.

Für Leute, die Verbrennungsmotoren lieben, ist die Erfahrung fast die gleiche wie bei jedem anderen Auto mit Verbrennungsmotor (und aus ökologischer Sicht könnte dies ein Vorteil sein, wie ich weiter unten erläutern werde). Das Geräusch, die Vibration, das Gefühl und alle anderen Aspekte des tatsächlichen Fahrens eines Wasserstoffbrenners sind alle vorhanden.

Ein im Internet kursierendes Video (h/t zu Jalopnik) zeigt, was Toyotas Auto in Aktion zu sein scheint:

"Es ist nicht so anders (von normalen benzinbetriebenen Fahrzeugen), wie ich erwartet hatte." sagte Fahrer Hiroaki Ishiura. „Es fühlt sich an wie ein normaler Motor. (Wenn mir nichts gesagt wird) würde ich wahrscheinlich denken, dass dies ein normaler Motor ist.“

Warum macht Toyota das?

Wie ich gleich erklären werde, gibt es einige gravierende Nachteile der Wasserstoffverbrennung, aber Toyota hat einige Gründe (wenn auch etwas fehlerhaft) hinter der Entscheidung. Kurz gesagt, das Unternehmen möchte mehrere Ansätze für sauberere Fahrzeuge verfolgen. Das hat in Japan viel besser geklappt als anderswo, weil die Regierung Wasserstoff forciert, vor allem, wenn es um die Infrastruktur geht. Europa ist auch ziemlich gut. Wasserstoff floppt in den USA viel härter, weil die Infrastruktur schrecklich ist.

Hier ist ein Video eines Toyota-Vertreters, der seine Denkweise erklärt (sowohl die guten als auch die schlechten):

Vorteile gegenüber Wasserstoff-Verbrennungsmotoren

Anstatt einfach die Idee zu kacken, wie wir es normalerweise mit Wasserstoff tun würden, werde ich fair sein und die Vorteile diskutieren, die es gibt. Ich sage nicht, dass sie eine gute Strategie für alle, die meisten oder sogar eine signifikante Anzahl von Fahrzeugen sind (wie ich gleich erklären werde), aber für Nischenanwendungen können sie etwas Gutes in der Welt bewirken es wäre nicht fair, es zu ignorieren.

Die große Sache ist, dass die Emissionen sauberer sind als bei Benzin- oder Dieselautos. Geben Sie Wasserstoff und Sauerstoff ein und entfernen Sie theoretisch Wasser aus der Reaktion. In der Praxis ist es nicht perfekt, weil atmosphärische Luft auch viel Stickstoff enthält. Der Motor läuft heiß genug, um auch einen Teil davon zu verbrennen, was eine kleine Menge an Stickoxiden produziert, aber immer noch viel weniger als in anderen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor.

Ein weiterer Vorteil ist, dass es mit mehreren Kraftstoffen betrieben werden kann, ohne dass viel Komplexität hinzukommt. Es gibt Motoren, die sowohl mit Benzin als auch mit Wasserstoff betrieben werden, teilweise sogar mit einer Mischung aus beidem. Wenn die Wasserstoffinfrastruktur so groß ist wie in den USA (oder überhaupt nicht existiert, was überall außer in Kalifornien der Fall ist), ist die Möglichkeit, bei Engpässen oder außerhalb der Reichweite einer Wasserstofftankstelle einen anderen Kraftstoff zu verbrennen, ziemlich groß Plus, dass Sie mit Brennstoffzellen einfach nicht bekommen.

Für Autos mit einem Motor, der nur Wasserstoff verbrennt, benötigen Sie keine teuren Geräte wie Katalysatoren, die in einigen Bereichen Diebstahl anziehen. Sie müssen den Auspuff jedoch so bauen, dass er nicht durch den Wasserdampf verrostet.

Der größte Vorteil der Technologie besteht darin, dass sie dort eingesetzt werden kann, wo Menschen den Umstieg auf Elektro nicht oder nur verweigern können.

Ein großes Beispiel sind Leute, die ICE-Enthusiasten sind und sich einfach weigern, zu wechseln. Menschen, die auf ihre Art festgelegt sind, Menschen, die an einigen Rennsportarten beteiligt sind, und Menschen, die wirklich superschnell tanken und weit kommen müssen (Einsatzfahrzeuge, einige kommerzielle Fahrer) sind gute Beispiele. Sicher, es wäre besser, all das auf Elektro umzustellen, aber es ist immer noch besser, sie dazu zu bringen, Wasserstoff zu verwenden, als nur weiter Gas zu verbrennen.

In Anwendungen wie der Luftfahrt wird es einige Zeit dauern, bis Batterien die erforderliche Energiedichte aufweisen, um zu funktionieren. Die Batterien sind einfach zu schwer und zu groß und haben nicht genug Reichweite für Dinge wie Verkehrsflugzeuge und große Frachtflugzeuge. Selbst wenn es besser ist, wird der Energiebedarf, um ein Flugzeug schnell aufzuladen, um Ozeane zu überqueren, astronomisch sein. Wasserstoff statt Kerosin verbrennen zu lassen, wäre eine große Verbesserung, auch wenn es nicht perfekt ist.

(Große) Nachteile der Wasserstoffverbrennung

Das größte Problem derzeit und für die nahe Zukunft ist, woher der Wasserstoff kommt. Idealerweise würden wir Elektrolyse verwenden, um sauberen Wasserstoff (grünen Wasserstoff) herzustellen, aber das meiste davon wird mit dampfreformiertem Methan hergestellt, das ziemlich schmutzig und ineffizient ist.

Außerdem hat es die gleichen Effizienzprobleme wie Autos mit Wasserstoff-Brennstoffzellen. Egal, ob Sie es mit Brennstoffzelle betreiben oder verbrennen, es wäre viel besser, nur einen Akku aufzuladen. Hier ist ein tolles Video, das dies erklärt:

Das ist immer noch besser, als fossile Brennstoffe zu verbrennen, aber es ist teuer und verschwenderisch.

Zusätzlich zu den Effizienzproblemen von Wasserstoff-Brennstoffzellen sind Wasserstoff-Verbrennungsmotoren nur noch halb so effizient, wenn man den Wasserstoff ins Auto bringt. Dies bedeutet, dass Sie für den gleichen Wasserstofftank mit einer halben Reichweite rechnen müssen. Somit sind die Kraftstoffkosten für jeden gefahrenen Kilometer doppelt so hoch wie bei einem Brennstoffzellenfahrzeug. Schlimmer noch, Sie sollten einen Tank haben, der etwa doppelt so groß ist, um eine zufriedenstellende Reichweite zu erzielen.

Dies wird unerträglich, wenn man bedenkt, dass es etwa 85 Dollar kostet, ein Wasserstoff-Brennstoffzellenauto zu tanken, um nur etwa 300 Meilen (500 km) zu fahren. Um die gleiche Reichweite zu erzielen, zahlen Sie nur etwa 10 US-Dollar, um ein Elektrofahrzeug aufzuladen. Da das Auto mit Wasserstoffverbrennung doppelt so viel pro Meile verbrennt, sollten Sie bedenken, dass Sie etwa 170 US-Dollar bezahlen werden, um die gleichen 300 Meilen zu fahren. Autsch!

Schließlich könnten sie sich daran hindern, bessere Dinge zu tun, wenn sie zu weit verbreitet würden. Wenn, sagen wir, ein Entwicklungsland die Technologie übernimmt, weil sie billig zu bauen/zu verkaufen ist, dual mit Benzin betrieben werden kann und dann die Wasserstoffkosten senken, um die Menschen dazu zu bringen, Wasserstoff statt Benzin zu kaufen, wäre dies eine Verbesserung gegenüber dem passiert jetzt. Diese Trägheit würde jedoch bedeuten, dass das Land widerstandsfähiger gegen den Umstieg auf Elektrofahrzeuge sein wird, wenn die Kosten sinken, was sie auf lange Sicht in einer schlechteren Position bringt.

Endeffekt

Für Nischenfälle, in denen Elektro aus irgendeinem Grund (Physik, Sport, Sturheit) nicht funktioniert, ist die Wasserstoffverbrennung eine gültige Option. Es ist scheiße, und zwar schlecht, aber es ist besser als der Status Quo und sollte nicht gleich abgetan werden.

Für alles andere ist es keine gute Option. Es ist verschwenderisch, teuer und erfordert Infrastruktur.

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