Neue Energie für die Zukunft des Verbrennungsmotors

Alle Welt redet vom Wasserstoff als Kraftstoff der Zukunft. Aber niemand vermag zu sagen, wann diese Zukunft zur Gegenwart wird. Selbst Experten können nicht angeben, wann die zurzeit noch ungelösten Probleme einer "Wasserstoffwirtschaft" in die Nähe der Realität rücken werden. Der Verbrennungsmotor dagegen bleibt aktuell, zumal er noch ein enormes Entwicklungspotenzial hat.

Wegen des schon heute sehr hohen Wirkungsgrades steht der Dieselmotor im Mittelpunkt der Forschung. Er wird nach den Erfahrungen von VW in absehbarer Zeit mit Teilen der Technik des Ottomotors eine neue Motorengattung bilden, ohne seine Vorzüge aufzugeben. Ein dafür konstruierter synthetischer Kraftstoff wird für noch geringeren Verbrauch und für die Eliminierung der Schadstoffe im Abgas sorgen. Wird dieser Kraftstoff aus Biomasse gewonnen, dann laufen die Motoren umweltneutral, da sie nur noch so viel Kohlendioxid emittieren, wie die Pflanzen zuvor der Atmosphäre entzogen haben.

Heutiger Dieselkraftstoff lässt sich relativ preisgünstig aus Erdöl herstellen. Auf Wunsch der Automobilhersteller wurde Diesel in den vergangenen Jahrzehnten stetig besser. Betrug der Gewichtsanteil des Schwefels im Jahr 1955 noch 1,25 Prozent, sank er bis 1996 auf 0,05 Prozent und die Mineralölindustrie sagte zu, ihn vom 1. Januar 2003 an in Deutschland auf maximal 10 ppm zu senken. Durch eine Erhöhung der Cetanzahl als ein Kriterium für die Qualität des Dieselkraftstoffs kann die Verdichtung moderner Dieselmotoren herabgesetzt werden. Sie liegt heute zwischen 18 und 19 und wird in den kommenden Jahren weiter sinken, während die Verdichtung beim Ottomotor steigen wird.

Konventioneller Dieselkraftstoff besteht aus mindestens 3.000 unterschiedlichen Kohlenwasserstoffverbindungen. Die Zusammensetzung schwankt, sodass es für die Motorenentwickler extrem schwierig ist, die Verbrennung für den geringsten Verbrauch und die niedrigsten Abgasemissionen zu optimieren. Sie wünschen sich deshalb einen nach modernen Vorgaben konstruierten, synthetischen Kraftstoff einheitlicher Spezifikation völlig frei von Schwefel, der ein niedrigeres spezifisches Gewicht hat und Cetanzahlen zwischen 60 und 70 bietet, möglicherweise sogar noch mehr. Biodiesel erfüllt die Bedingungen der Motoringenieure nicht und kann bestenfalls konventionellem Dieselkraftstoff zugemischt werden. Von reinem Rapsöl ist dringend abzuraten. Unter Ausnutzung aller landwirtschaftlichen Möglichkeiten kann Biodiesel höchstens sechs Prozent des konventionellen Diesels ersetzen. Allein die Herstellung von Biodiesel ist viel zu teuer. Er konnte nur durch die Befreiung von der Mineralölsteuer auf dem Markt erscheinen und dürfte keine große Zukunft haben.

Alle anderen Alternativen von der Wassereinspritzung über das Erd- bis zum Biogas kranken ebenfalls an Verfügbarkeit, dem problemfreien Umgang damit und vor allem am Wirkungsgrad der Motoren und deren nicht beherrschbaren Abgasemissionen. Keine der Alternativen bietet auch nur ansatzweise die Aussicht, eines Tages die benötigten Mengen von heute rund 30 Mio. Tonnen im Jahr ersetzen zu können.

Synthetische Kraftstoffe haben in Deutschland eine lange Tradition. Der spätere Nobelpreisträger Friedrich Bergius entwickelte 1913 die Direktverflüssigung der Kohle. 1927 begann die IG Farben in Leuna mit der großtechnischen Herstellung von Benzin aus der mitteldeutschen Braunkohle. 1944 wurden in Deutschland rund vier Millionen Tonnen Benzin im Jahr produziert. Nachteilig bei diesem Verfahren waren der hohe Druck (bis 700 bar) und die hohe Temperatur (bis 500 Grad). In modernsten Anlagen werden seit kurzer Zeit aus sonst nicht verwertbarem Erdgas Dieselkraftstoffe höchster Qualität hergestellt. Zurzeit sind eine Reihe weiterer Anlagen im Bau, von denen auch Erdölbegleitgas genutzt werden soll, das man bisher abfackelte. Dabei wurde wertvolle Energie sinnlos vernichtet. Das soll nun ein Ende haben.

Bernd Briegel, nach: Frankfurter Allgemeine Zeitung vom 31.12.2002, S. T3