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Der Kraftstoff Showdown

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  • Der Kraftstoff Showdown

    Die Ära der konventionellen Brennstoffe geht zu Ende. Die Zukunft gehört Hochleistungs-, synthetischen und alternativen Kraftstoffen, die mit erneuerbarem Strom und Kohlendioxid hergestellt werden. Und natürlich werden die Technologien zur Speicherung elektrischer Energie einen wichtigen Beitrag zur künftigen Mobilität leisten. Einer der führenden Akteure ist die Million-Meilen-Batterie.

    Vor über 130 Jahren hätte niemand ahnen können, dass eine Apotheke in Wiesloch einen Boom auslösen würde, von dem die deutsche Automobilindustrie bis heute profitiert. Als Bertha Benz im Sommer 1888 die erste Fernreise der Welt mit dem Auto antrat und der Treibstoff knapp wurde, füllte sie ihr Auto mit ein paar Litern Ligroin nach. Dies war ein Spiritus, der nur in Apotheken erhältlich war und normalerweise zur Fleckentfernung verwendet wurde, sich jedoch als idealer Kraftstoff für ihr Fahrzeug erwies. In den Jahren seitdem sind die Motoren leistungsfähiger und ausgefeilter geworden, weshalb Chemieingenieure modernere Kraftstoffe entwickeln mussten.


    Im Laufe der Zeit wurden komplexe Benzinkraftstoffe hergestellt, die aus einem Gemisch von mehr als 200 Kohlenwasserstoffen bestehen. Zur Verbesserung des Verbrennungsprozesses im Motor werden Additive in Form von sauerstoffhaltigen organischen Verbindungen und anderen in Kohlenwasserstoffen löslichen Substanzen eingesetzt. Hochleistungskraftstoffe mit hoher Oktanzahl verhindern nicht nur das Klopfen des Motors, sondern reinigen auch die Einspritzdüsen der neuesten Diesel- und Benzinmotoren mit Kraftstoffeinspritzung. Konventionelle fossile Brennstoffe müssen heute jedoch ganz andere Anforderungen erfüllen, insbesondere in Bezug auf Nachhaltigkeit, was bei den Diskussionen um den Kraftstoff der Zukunft eine zentrale Rolle spielt.

    Im Jahr 2018 wurden in Deutschland 55,9 Mio. t Kraftstoff verbraucht; Diese Summe setzte sich aus 63,3% Diesel, 30,6% Benzin und 5,0% Biokraftstoffen auf der Grundlage des Energiegehalts zusammen (© FNR) 1).
    Im Jahr 2018 wurden in Deutschland 55,9 Mio. t Kraftstoff verbraucht; Diese Summe setzte sich aus 63,3% Diesel, 30,6% Benzin und 5,0% Biokraftstoffen auf der Grundlage des Energiegehalts zusammen (© FNR) 1).

    Ziel aller Anstrengungen in diesem Bereich ist die Reduzierung der Treibhausgasemissionen. Der Bundestag hat sich zum Ziel gesetzt, bis 2050 klimaneutral zu werden. Der Schwerpunkt liegt auf dem Verkehr, der rund ein Fünftel aller Treibhausgasemissionen in Deutschland verursacht. Um diese ehrgeizigen Klimaziele zu erreichen, müssen alternative Kraftstoffe eingesetzt werden, die weniger CO 2 produzieren . So stellt das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) seit 2014 Benzin aus Stroh her und produziert dabei rund 80% weniger CO 2 als vergleichbare fossile Brennstoffe.

    Derzeit werden auch Biokraftstoffe auf Algenbasis getestet, die Diesel in Nutzfahrzeugen ersetzen könnten. Nach Angaben des Ausschusses für Bildung, Forschung und Technikfolgenabschätzung des Deutschen Bundestages werden sie jedoch nicht zu einer spürbaren Verringerung der Treibhausgasemissionen im Straßengüterverkehr führen. Die Hoffnungen in diesem Bereich ruhen auf synthetischen oder E-Kraftstoffen, die während des Produktionsprozesses genau so viel CO 2 aufnehmen , wie sie später beim Einsatz ausstoßen. Die hohen Kosten dieser Kraftstoffe werden jedoch eine Barriere für ihre weitverbreitete Verwendung darstellen. Der Verband der Automobilindustrie (VDA) hat errechnet, dass ein Liter dieses Dieselersatzes derzeit bis zu 4,50 Euro kostet.

    Mit regenerativer Energie erzeugter synthetischer Kraftstoff ist nahezu treibhausgasneutral (© EXC 2186 "The Fuel Science Center", RWTH Aachen)
    Mit regenerativer Energie erzeugter synthetischer Kraftstoff ist nahezu treibhausgasneutral (© EXC 2186 "The Fuel Science Center", RWTH Aachen)


    Die neuen Kraftstoffe verursachen nicht nur nahezu keine Emissionen, sondern sind auch für die aktuelle Motorengeneration geeignet, sodass keine neue Infrastruktur erforderlich ist. Gleiches gilt weitgehend für Wasserstoff, der in einem Verbrennungsmotor oder einer Brennstoffzelle eingesetzt werden kann. In diesem Fall müssen jedoch auch der Energieverbrauch und der CO 2 -Fußabdruck der Tankstruktur im Fahrzeug berücksichtigt werden. Eine Vergleichsstudie des Fraunhofer - Instituts für Solare Energiesysteme ergab, dass auf einer Gesamtstrecke von 150.000 km "auch im ungünstigsten Fall die Treibhausgasemissionen des Brennstoffzellenfahrzeugs geringer sind als bei vergleichbaren Batteriefahrzeugen (90 kWh) Batterie) vom deutschen Strommix gespeist. "


    Brennstoffzellen sind ein Mittel zur Reduzierung der CO 2 -Emissionen (© Andreas Burkert)
    Brennstoffzellen sind ein Mittel zur Reduzierung der CO 2 -Emissionen (© Andreas Burkert)




    Angesichts der Tatsache, dass Experten für Umweltfragen der Meinung sind, dass elektrifizierte Antriebe für ein THG-neutrales Verkehrssystem unerlässlich sind, könnten Wasserstoff- und Stromspeichersysteme die Gewinner sein. Sollte der kürzlich von Batterieforschern der Dalhousie-Universität im Journal of the Electrochemical Society veröffentlichte Aufsatz über die Fortschritte bei Lithium-Ionen-Batterien anstehen, könnte der Showdown zwischen den Energiespeichersystemen der Zukunft bald entschieden werden. Sie haben eine spezielle Zellchemie entwickelt, die dafür sorgt, dass ein Lithium-Ionen-Akku nach rund einer Million Meilen weniger als 10% seiner Gesamtenergiekapazität verliert.



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