Ammoniak-Motor von Toyota soll dem E-Auto einmal den Rang ablaufen
In einer Welt, die unaufhaltsam auf eine rein elektrische Zukunft zusteuert, hat Toyota konsequent einen anderen Weg eingeschlagen. Der japanische Automobilhersteller steht Elektrofahrzeugen (EVs) zwiespältig gegenüber. Auf der einen Seite werden permanent Fortschritte bei Solid State-Batterien kommuniziert, doch diese werden wohl erst in mehreren Jahren wirklich marktreif sein. Auf der anderen Seite erkunden die Japaner weiter gerne aktiv alternative Energiequellen. Neben dem Wasserstoff-Auto ist das nun auch ein Ammoniak-betriebener Motor für Personenkraftwagen.
Ein Ammoniakmotor ist eine Art Verbrennungsmotor, der das giftige Gas, das man eher von Düngemitteln kennt, als primäre Kraftstoffquelle verwendet. Das Besondere an Ammoniak (NH3) ist seine Zusammensetzung aus einem Stickstoffatom und drei Wasserstoffatomen. Durch das Fehlen von Kohlenstoffatomen entstehen beim Verbrennen von Ammoniak keine CO2-Emissionen. Aus diesem Grund gelten Ammoniak-Motoren als vielversprechende Lösung im Kampf gegen Umweltverschmutzung.
Es gibt verschiedene Ansätze, um Ammoniak-Motoren effektiv zu betreiben. Eine Methode besteht darin, Ammoniak in Wasserstoff und Stickstoff aufzuspalten und den Wasserstoff dann in einer Brennstoffzelle zur Stromerzeugung zu verwenden. Ein anderer Ansatz besteht darin, Ammoniak mit anderen Kraftstoffen wie Diesel, Gas oder Wasserstoff zu mischen, um die Zündung zu erleichtern und die Verbrennung aufrechtzuerhalten. Ammoniak ist ein ziemlich stechend riechendes, farbloses, wasserlösliches sowie giftiges Gas, das heute vor allem zur Herstellung von Düngemittel verwendet wird.
Toyota arbeitet mit GAC Group aus China an dem Motor
Eine weitere, komplexere Methode besteht darin, Ammoniak als primäre Kraftstoffquelle zu nutzen und dabei auf fortschrittliche Technologien wie Zündfunkenzündung, Kompressionszündung oder homogene Ladungskompressionszündung zurückzugreifen. Unabhängig von der Methode besteht der Hauptvorteil von Ammoniak-Motoren in ihrer hohen Energiedichte. Diese hohe Energiedichte ermöglicht effiziente Energiespeicherung und -transport und macht sie ideal für Branchen, in denen Energiedichte entscheidend ist, wie zum Beispiel Transport und Stromerzeugung.
Toyota hat sich als Vorreiter für Ammoniak-Motoren als nachhaltige Energielösung positioniert. In Zusammenarbeit mit dem chinesischen staatlichen Hersteller GAC Group (Guangzhou Automobile Group), an dem Toyota einen bedeutenden Anteil besitzt, haben sie einen Prototypen vorgestellt, der flüssiges Ammoniak verbrennt. Dieser 2-Liter-Vierzylindermotor soll angeblich 161 PS produzieren und die CO2-Emissionen um erstaunliche 90 Prozent reduzieren. Eine solche Entwicklung ist bahnbrechend in der Welt der Automobilindustrie und des Umweltschutzes.
Die Entwicklung dieses möglicherweise wegweisenden Motors war nicht ohne Herausforderungen. Die Ingenieure mussten mit Problemen wie der Bewältigung erhöhten Verbrennungsdrucks und der Reduzierung von Stickstoffemissionen umgehen. Ihre Ausdauer und Innovation haben sich jedoch gelohnt, insbesondere bei der Lösung des Problems, Ammoniak schnell und effizient zu entzünden. Die Überwindung dieses Hindernisses ist ein Meilenstein, der den Weg für Ammoniak als eine tragfähige, saubere Kraftstoffquelle für Personenkraftwagen ebnet.
Obwohl der unmittelbare Einsatz von Ammoniak-Motoren in Personenkraftwagen noch nicht in Sicht ist, ist das Potenzial unbestreitbar. Die laufenden Fortschritte in der Ammoniakmotoren-Technologie, gepaart mit der strategischen Beteiligung großer Akteure wie Toyota, deuten auf eine Zukunft hin, in der diese Technologie eine größere Rolle spielen könnte.
Alternative Kraftstoffe zu Benzin und Diesel bleiben gefragt
China, der weltweit größte Markt für EVs, erwägt aktiv ein Verbot von Verbrennungsmotoren und folgt damit dem Beispiel Kaliforniens sowie der EU, die ab 2035 ein Verbrennerverbot (mit ziemlich großen Lücken) plant. Hier kommen alternative Kraftstoffe wie Wasserstoff und Ammoniak ins Spiel. Sie könnten die Lebensdauer von Verbrennungsmotoren verlängern und umweltfreundliche Optionen für Verbraucher bieten, die noch Vorbehalte gegenüber EVs haben.
Toyotas starke Präsenz auf dem chinesischen Markt und die Bereitschaft, Technologien wie Ammoniakmotoren zu erforschen, passen zur Strategie des Unternehmens, auf unterschiedliche Verbraucherpräferenzen einzugehen. Es wird spannend sein zu beobachten, ob diese Technologie zur kommerziellen Verfügbarkeit heranreift und ob sie global eingeführt wird, insbesondere vor dem Hintergrund der sich entwickelnden Automobilbranche in China.
Einige Nachteile von Ammoniak
Am Ammoniak-Motor gibt es aber auch einige Kritik. So ist das Gas wie gesagt für den Menschen giftig und muss dementsprechend behandelt und abgesichert werden. Weiters ist die Energiedichte von Ammoniak deutlich geringer als jene von Benzin oder Diesel, ein weiterer Nachteil. Außerdem entstehen bei der Verbrennung des Gases Stickoxide und sogar das Treibhausgas Lachgas (N2O), welche gefiltert werden müssen.
„Ammoniak bietet Vorteile gegenüber Wasserstoff durch den geringeren Aufwand für den Schiffstransport und die bereits etablierten Transportinfrastrukturen. Diese Vorteile kommen insbesondere dann zum Tragen, wenn eine direkte Nutzung des Ammoniaks ohne die energieintensive Rückgewinnung des Wasserstoffs möglich ist. Dies wird vor allen Dingen in der Schifffahrt gesehen und potenziell auch für die Erzeugung von Residualstrom“, heißt es etwa seitens dem deutschen Umweltbundesamt, das NH3 durchaus etwas abgewinnen kann.
Jedoch auch: „Nachteile in der Nutzung von Ammoniak ergeben sich allerdings durch den geringen Heizwert und unerprobte Technologien sowie durch die potenziell benötigte energieaufwendige Aufspaltung zur Rückgewinnung des Wasserstoffs. Außerdem ist Ammoniak toxisch und kann durch Leckagen in der Wertschöpfungskette sowie bei seiner Verbrennung in Motoren mit hohen Umweltwirkungen einhergehen (durch NOx – und N2O-Emissionen sowie Feinstaub).“
