Druckluft - der Treibstoff der Zukunft?

[Kopernikus]

Vorhin bin ich zufällig beim zappenj bei "nano" auf 3sat hängen geblieben. Dort wurde ein französsicher Ingenieur vorgestellt, der einen Druckluftmotor für Autos entwickelt hat. Klang zunächst mal sehr beeindruckend, also hab ich flugs mal die wikipedia befragt:

Druckluftauto
aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
(Weitergeleitet von Aircar)
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Ein Druckluftauto ist ein Fahrzeug, das mit Hilfe von stark komprimierter Luft und einem Gasexpansionsmotor angetrieben wird.

Ein derartiges Fahrzeug wurde vom französischen Formel 1-Motorkonstrukteur Guy Nègre entwickelt. In Zusammenarbeit mit der Firma MDI (Motor Development International) aus Luxemburg begann er Anfang der neunziger Jahre einen speziellen Druckluft-Motor für den Fahrzeugantrieb zu entwickeln.
Inhaltsverzeichnis

* 1 Technik (Herstellerangaben)
* 2 Kosten
* 3 Die Zukunft
* 4 Weblinks:

Technik (Herstellerangaben)

Die Funktionsweise des von Nègre entwickelten Fahrzeugs "CAT": In einer Metallkugel wird Umgebungsluft verdichtet. Sie expandiert dann unter Zugabe von Druckluft in zwei Zylindern, deren Kolben den Wagen antreiben.

Das Druckluftauto fährt nicht nur völlig emissionsfrei, sondern auch geruchlos und leise. Im 35 kg leichten Motor entstehen im Gegensatz zu Verbrennungsmotoren Temperaturen von maximal 400 °C. Er zeichnet sich durch niedrige Wartungskosten und einer langen Lebensdauer aus. Als Schmierstoff wird beim von Nègre entwickelten Druckluftauto biologisch abbaubares Speiseöl verwendet.

Für eine Tankfüllung werden 90 000 Liter Luft auf über 300 Bar verdichtet und in vier mit Kevlar ummantelten Druckluftflaschen mit einem Gesamtvolumen von 300 Litern gespeichert. An der 230 Volt-Steckdose dauert ein Ladevorgang gut vier bis sechs Stunden, an einer entsprechenden Kompressorstation zwei Minuten.

Die Motoren der 500 - 700 kg leichten CATs (Compressed Air Technology) haben eine Leistung von 22 kW/30 PS.

Kosten

Kosten sollen die City-CATs zwischen 12 500 und 14 500 Euro, die Kleinwagen (Mini-CATs) 9 500. Dieser Preis ist mit dem eines durchschnittlichen Benzin- oder Dieselautos vergleichbar. Durch die geringen Treibstoffkosten würde sich ein Druckluftauto in jedem Fall schnell bezahlt machen.

Es fallen laut Hersteller für den Betrieb lediglich Kosten für Strom, Verschleißteile, Schmiermittel und Steuern an. Für die nötigen 20 kWh müssen je nach Stromtarif ca. 1,50 bis 2 Euro investiert werden. Eine Füllung reicht laut Hersteller bei einer konstanten Geschwindigkeit von 60 km/h für ungefähr 240 Kilometer, bei der Höchstgeschwindigkeit von 110 km/h für 100 Kilometer.

Grundsätzlich dürfte ein Serienfahrzeug deutlich weniger Unterhaltskosten verursachen als Elektroautos, weil hier die Kosten für die von der Lebenszeit her begrenzten Akkus mit eingerechnet werden müssen, nach einer bestimmten Anzahl Ladevorgänge müssen diese gewechselt werden.

Die Zukunft

Es müssen für das von MDI produzierte Fahrzeug erst Investoren gefunden werden, damit das Geschäft in Fahrt kommen kann.

Die Firma Magesa Trust GmbH in der Schweiz gibt an, im September 2006 das erste für den Straßenverkehr zugelassene Druckluftauto zu produzieren. Das auf den Namen "Aircar Modular" getaufte Fahrzeug soll in veschiedenen Ausführungen hergestellt werden. Noch 2005 soll ein Fahrzeug in Serie gehen, das für den Einsatz auf Golfplätzen vorgesehen ist.

http://de.wikipedia.org/wiki/Aircar

Könnte das wirklich die Lösung für das anrollende Treibstoffproblem sein?
Was meint ihr?

Edit:

Hier mal der Link zur Firmenpage des Erfinders

[Challenger]

Für den Personenverkehr wäre das Ding vermutlich gut geeignet.. die Frage ist, kann man das Prinzip soweit verfeinern, dass selbst schwere Fahrzeuge und LKWs damit gebaut werden können? 30PS reicht IMO nicht für die grösseren Lasten aus..

[dunkles etwas]

Die Höchstgeschwindigkeit müsste man auch noch hochschrauben, sonst kaufts sich niemand so ein Auto.

Die Idee ist schonmal nicht schlecht.

[J_T_Kirk2000]

Das klingt in der Tat ziemlich interessant , aber was ist eigentlich aus der Idee mit einer im PKW verwendeten Brennsotffzelle geworden ?
Ich meine , daß tiefgekühlter Wasserstoff auch kaum gefährlicher ist , als eine so stark komprimierte Luft , die ein PKW uaf begrenzte Zeit antreiben kann .

[Doctor]

Die Höchstgeschwindigkeit müsste man auch noch hochschrauben, sonst kaufts sich niemand so ein Auto.

Die Idee ist schonmal nicht schlecht.

Ich denke mal das sich Leute denen das Geld wichtiger ist als mit 180 über die Autobahn zu heizen den Wagen kaufen würden. Es werden ja auch schon jetzt eine Menge Kleinwagen verkauft, und die haben keine 200 PS. Vor allem wenn der Sprit noch teurer wird denke ich werden die Leute umdenken.

[Challenger]

In der Tat, im Stadtverkehr würd sich das enorm auszahlen.. problematisch wirds nur auf längeren Strecken, hier müsste man Kompressorstationen alle 30-50km oder so aufstellen.. weil sonst bleibt der Wagen auf längeren Strecken liegen (ich müsste zumindestens 130km fahren um zu meinen Grosseltern in die Steiermark zu kommen, mit 80km/h ginge das IMO schon vernünftig -aber müsst halt dort ne Kompressorstation sein )

[Direwolf]

Es ist keine Lösung für das Treibstoffproblem, weil:

a) Es nur eine Art der Energiespeicherung ist. Die Energie für die Kompressoren muß weiter fossil erzeugt werden.
b) Beim deutschen Strommix hätte ein solches Kfz höhere CO2 Emissionen als ein Benziner/Diesel
c) bei 300 Bar wird viel zu wenig Energie gespeichert, bei H2 reden wir eher von 700 Bar und der enthält mehr Energie

usw. usw.

[Bynaus]

Ich denke auch, dass es zwar ein innovatives Konzept ist, aber die Energiebilanz sieht vermutlich (wie schon von Direwolf angetönt) nicht so gut aus. Wenn man z.B. mit der Energie für den Kompressor weiter käme als mit der Druckluft selber, gäbe es keinen Grund, Druckluft statt Benzin oder einen anderen Energieträger zu verwenden. Für lokale, spezialisierte Anwendungen mag Druckluft die ideale Lösung sein (etwa in geschlossenen Räumen, in denen Abgase gefährlich wären), für den "Massenmarkt" sicher nicht.

[J_T_Kirk2000]

Vielleicht ist es dann sogar noch etwas besser , weiterhin die Möglichkeit von Wasserstoff für Brennstoffzellen auch in PKWs einzusetzen .
Es wird zwar auch Energie benötigt um Wasser in Wasserstoff in Sauerstoff aufzusplitten , durch Elektrolyse beispielsweise , aber dafür müssen nicht unbedingt fossile Brennstoffe herhalten , da es genug Alternativen , in Form von regenerativen "Energiequellen" gibt , wie zu Beispiel Sonnen- , Wind- und Wasserkraft .
Falls das nicht ausreicht , kann man bestenfalls die Wissenschaft hinsichtlich kontrollierter Kernfusion oder Materie-Antimaterie-Reaktion weiter voran treiben , denn wie sich herausstellte , arbeitet die Materie-Antimaterie-Reaktion mit einer optimalen Effizienz von annähernd 50% was bei dem möglichen Energiepotential auch schon beachtlich ist .
Allerdings ist doch durchaus nachvollziehbar , das flüssig gespeicherter Wasserstoff eine wesentlich höhere Energiekapazität darstellt , als Druckluft , und sofern dieser wirklich flüssig gespeichert wird nicht annähernd so entzündlich ist , wie in seinem gasförmigen Zustand , wobei dieser dann auch als Kraftstoff für Verbrennungsmotoren äußerst kraftvoll ist , was eine Anpassung der Materialien in der Motorherstellung erfordern würde .
Die einzigen Rückstände dürfte im Optimalfall auch aus einem Verbrennungsmotor , welcher mit Wasserstoff fährt , Wasserdampf sein , wie auch bei einer Brennstoffzelle , wobei allerdings schon ein Weg gefunden werden muß , daß möglichst nur Sauerstoff in dieser verbrennung reagiert und möglichst keine Reaktion mit dem Stickstoff aus der Atmosphäre stattfindet .
Wie wird eigenetlich bei einer Brennstoffzelle eine Reaktion zwioschen Wasserstoff und Stickstoff verhindert ?

[MRM]

Es ist keine Lösung für das Treibstoffproblem, weil:

a) Es nur eine Art der Energiespeicherung ist. Die Energie für die Kompressoren muß weiter fossil erzeugt werden.
b) Beim deutschen Strommix hätte ein solches Kfz höhere CO2 Emissionen als ein Benziner/Diesel
c) bei 300 Bar wird viel zu wenig Energie gespeichert, bei H2 reden wir eher von 700 Bar und der enthält mehr Energie

usw. usw.

Naja - das die Energie dafür zZ fossil hergestellt wird gilt genau so für den Wasserstoff. Darin wird ja nur so viel Hoffnung gelegt weil man hofft den mal im großen Stil regenerativ herstzustellen. Den Kompressor für das Druckluftauto könnte man allerdings genauso mit regenerativen Strom betreiben.

IMO wäre dafür sogar regenerativer Strom besser geeignet als zB für den Grundlastbertireb, man könnte den Kompressor einfach in Zeiten laufen lassen in denen Überschußstrom produziert wird ( zB 3 Uhr Nachts oder so )
Ich denk auch bei der Energieverlust bei der Energiespeicherung via Druckluft ist geringer als bei der Energiespeicherung via Wasserstoff ( 2/3 Verlust bei Druckluft, aber 3/4 Verlust bei Wasserstoff ) Zudem, die Speicherung ist einfacher ( keine Kühlung / Isolierung nötig, geringeres Diffusionsproblem etc )

Klar ist natürlich das sich Druckluft nicht für Langstrecken eignet. Aber IMO könnte das Problem eine Kombination aus Druckluftantrieb ( für Nebenstrecken ) und Elektroantrieb mit Stromabnehmer ( für Autobahnen und Hauptstraßen, einfach ähnlich wie bei Autoscootern ) lösen

Zudem, bei deinem 300 bar vs 700 bar vergleich darfst du auch folgendes nicht vergessen, in die Entwicklung der Wasserstofftechnik sind mittlerweile schon Millarden geflossen, in die Drucklufttechnik hingegen kaum etwas , das ließe sich sicher auch noch verbessern, wenn man das will ...

[Bynaus]

Es wird zwar auch Energie benötigt um Wasser in Wasserstoff in Sauerstoff aufzusplitten , durch Elektrolyse beispielsweise , aber dafür müssen nicht unbedingt fossile Brennstoffe herhalten , da es genug Alternativen , in Form von regenerativen "Energiequellen" gibt , wie zu Beispiel Sonnen- , Wind- und Wasserkraft .

Das stimmt schon - bloss fehlt (noch?) der politische Wille, diesen Weg konsequent voran zu treiben.
Aber auch der PKW-Antrieb per Wasserstoff / Brennstoffzelle ist nicht die optimale Lösung: so gibt es in allen Platin-Minen der Erde nicht genügend Platin, um alle heutigen Benzinmotoren durch Brennstoffzellen zu ersetzen.

Materie-Antimaterie-Reaktion

Wie schon oft gesagt: so lange du kein "natürliches" Antimaterie-Reservoir findest, kannst du die "Energieerzeugung" durch Antimaterie vergessen: ihre Herstellung braucht viel mehr Energie, als man danach wieder rausbekommt. "50%" wäre der Wirkungsgrad nur dann, wenn man exakt gleich viel Energie rausbekommen würde, wie man reinsteckt - das ist aber zu einem Faktor 1000 oder so nicht der Fall...

[J_T_Kirk2000]

Falsch ein Wirkungsgrad von 50% ist dann gegeben , wenn man zu 50% Energie aus einer Reaktion gewinnen kann , die der Gesamtheit der Masse und Energie entspricht .
Da E=mc^2 ist , und man "nur" 50% der Materie in Antimaterie umwandeln muß , ist der maxi8male Wirkungsgrad von 50% offensichtlich .
Offenbar scheint aber diese Debatte im anderen Thread noch immer zu keinem Schluß gekommen zu sein obwohl dieser eigentlich offensichtlich ist , allein schon aus Sicht der Mathematik .

Wenn man exakt gleich viel Energie aus einer Reaktion gewinnen köännte , wie man in der Gesamtheit von Materie und Energie einsetzt , dann wäre der Wirkungsgrad bei 100% und nicht etwa 50% , aber auf einen solchen Irrtum will ich nicht weiter herumreiten .
Im Übrigen kann man aus Bynaus´ Worten "aber zu einem Faktor 1000 oder so" trotz seiner so gepriesenen Kenntnisse noch nicht einmal in Erwägung gezogen hatte , diese dahingehend zu nutzen , denn "oder so" ist mathematisch gesehen kein spezifischer Wertt sondern allein eine unbegründete Spekulation aufgrund von Wunschdenken und nicht mehr .
Natürlich ist es mit der Möglichkeit der Produktion von Antimaterie nicht anders , aber ich habe auch geschrrieben , daß die Funktionsweise noch verbessert werden mnüßte und zweitens der Wirkungsgrad bestenfalls bei 50% liegt und nicht etwa darüber hinaus .
In dieser Hinsicht sind in Folge der Formel E=mc^2 meine Behauptungen über diesen maximalen Wirkungsgrad von 50% durchaus möglich , vor allem dann wenn nicht diese Formel selbst angezweifelt wird .
Anderenfalls sollte man wohl nicht nur diese Formel überdenken , wenn man die effiziente Produktion von Antimaterie in Fratge stellt sonmdern die ganze moderne Physik oder zumindest die der Relativität .
Ich mag vielleicht nicht die Kenntnisse jeder Feinheit der Relativität besitzen , aber logisch denken kann ich dennoch und einfach nicht zu akzeptieren , daß Antimaterie nicht etwa aus der Formel E=mc^2 errechnet werden kann , wie auch die Effizienz der Reaktion im Zusammenhang zu deren Erzeugung , das ist nicht logisch sondern Wunschdenken .
Wenn man den Grundlagen der Erhaltung der Gesamtheit von Materie , Antimaterie und Energie glauben schenken kann , wird wohl offensichtlich , daß meine Ausführungen in dieser Hinsicht gar nicht so falsch sind , wie Bynaus es gern hätte , aber falls wir die diesbezügliche Debatte wieder aufleben lassen wollen , dann bitte im entsprechenden Thread .
Ich kann eine Angst vor dem Energiepotential nachvollziehen , aber keinesfalls eine paranoiische Angst vor dem bestenfalls Unbekannten oder neuen Möglichkeiten und letzteres scheint mindestens ebenso stark in der Wissenschaft vorhanden zu sein , wenn es darum geht , neue Möglichkeiten der Energiegewinnung zu suchen und zu finden .
Insbesondere bei der Antimaterie wird eine solche Angst offensichtlich , denn zu behaupten , daß Antimaterie mehr Energie zu ihrer Erzeugung benötigt , wie aus der Zerstahlung von Antimaterie mit gleicher Menge Materie hervorgeht , wobei die gesamte Masse beider Mengen in Energie proportional umgewandelt wird , wie das Gesetz der Erhaltung schon diktiert , ist einfach nur Wunschdenken oder einfacher ausgedrückt Schwachsinn aufgrund von Angst vor Neuerungen .
Sorry wenn das respektlos klingt , denn das war definitiv nicht meine Intention .
Mir geht es lediglich um die Nutzung mathematischer Grundlagen , die sogar für mich als Laien im Bereich höherer Mathematik offensichtlich sind .

[Bynaus]

Da E=mc^2 ist , und man "nur" 50% der Materie in Antimaterie umwandeln muß , ist der maxi8male Wirkungsgrad von 50% offensichtlich .

Ja natürlich, aber das gilt nur, wenn man die Antimaterie zu 100% Wirkungsgrad herstellen kann, was natürlich nicht der Fall ist.

Im Übrigen kann man aus Bynaus´ Worten "aber zu einem Faktor 1000 oder so" trotz seiner so gepriesenen Kenntnisse noch nicht einmal in Erwägung gezogen hatte , diese dahingehend zu nutzen , denn "oder so" ist mathematisch gesehen kein spezifischer Wertt sondern allein eine unbegründete Spekulation aufgrund von Wunschdenken und nicht mehr .

Ich hatte einfach einen hohen Wert in Erinnerung, und keine Lust, dem genauer nachzugehen.
Na gut, zehn Sekunden googeln bringt dich weiter, und siehe da, du kannst es sogar genauer erfahren:
http://www.engr.psu.edu/antimatter/Papers/NASA_anti.pdf
(kommt zuoberst, wenn du bei google "production efficiency antimatter" eingibst)

Ein guter Text, der sehr aufschlussreich die gegenwärtigen Probleme bei der Produktion von Antimaterie aufzeigt. Dort wird auch gezeigt, dass es heute etwa 1.16 * 10^21 Joule Energie braucht, um ein Gramm Antimaterie zu erzeugen. Gemäss E=mc^2 kann aus 1g Antimaterie maximal 9 * 10^13 Joule Energie gewinnen: das Verhältnis Aufwand / Ertrag bei der Produktion von Antimaterie heute beträgt also 13 Millionen : 1 (ich war also mit 1000:1 äusserst gnädig...) - nicht gerade günstig. Der "Wirkungsgrad" der Antimaterieproduktion, die du einfach als 100% annimmst, beträgt also in Wahrheit 0.0000077% - und damit verschwinden auch die "50%" Wirkungsgrad... So sieht es also aus, wenn man statt "unbegründete Spekulation aufgrund von Wunschdenken" echte Zahlen einsetzt...

Natürlich hast du recht, würde man eine Methode finden, um mit fast 100% Wirkungsgrad Materie in Antimaterie umzuwandeln, käme dabei ein totaler Wirkungsgrad von fast 50% raus (100% Effizienz ist aus thermodynamischen Gründen immer unmöglich). Aber so lange es keine solche Methode gibt, bzw., wenn es nicht mal einen theoretisch bekannten Weg gibt, so etwas zu erreichen, braucht man gar nicht darüber "ernsthaft" zu spekulieren, z.B., in dem man es als künftige Energiequelle bezeichnet.

So, und damit betrachte ich dieses Thema von meiner Seite her als abgeschlossen, und wir können wieder zum eigentlichen Thema zurückkehren.

[Skymarshal]

Man müßte Druck aufbauen können ohne dafür fossile Brennstoffe zu benötigen.

Das wäre nicht schlecht. Gibt es keine reinen Stromkompressoren?

Es gibt ja auch Elektromotoren....

Naja, würde wohl zuviel Saft ziehen.

[MRM]

Man müßte Druck aufbauen können ohne dafür fossile Brennstoffe zu benötigen.

Das wäre nicht schlecht. Gibt es keine reinen Stromkompressoren?

Es gibt ja auch Elektromotoren....

Naja, würde wohl zuviel Saft ziehen.

Ähm - so wie ich das verstanden habe benötigt dieser Kompressor ja auch nur Strom 20 Kilowattstunden je Tankfüllung um genau zu sein , einfach noch mal den Eingangstext durchlesen

Ich denk mal was Direwolf als Einwand meinte war daß heutzutage Strom überwiegend fossile erzeugt wird - aber im Prinzip könntest du dir ja auch Solarzellen aufs Dach setzen ( oder so kleine 1 kW Windräder, gibts auch ) und damit dein Kompressorauto auftanken...