Die ersten Verbrennungsmotoren
Der Franzose Lenoir, die Deutschen Bucke und Kühnemann versuchten schon in der Mitte des 19. Jahrhunderts in Modellen brennbare Flüssigkeiten und Gase in Zylindern zu verbrennen und den entstehenden Druck für die Bewegung des Kolbens zu benutzen. Die erste von Lenoir erbaute Maschine benötigte für die Erzeugung einer Pferdekraftstunde (PSh) etwa 3 cbm Leuchtgas und konnte für eine wirtschaftliche Energieerzeugung nicht in Frage kommen.
Die Konstrukteure dieser Zeit suchten vielmehr nach einer Maschine, deren Gewicht, bezogen auf die Leistung, geringer sein sollte als bei der Dampfmaschine und die vor allem wirtschaftlicher arbeiten und in der Anschaffung billiger sein sollte.
Nikolaus Otto aus Köln stellte im Jahre 1867 auf der Pariser Weltausstellung seine Gasmaschine aus, die ähnlich der von Lenoir arbeitete, aber nur etwa ein Fünftel der Gasmenge für die geleistete Pferdekraftstunde benötigte. Trotz des guten Verkaufserfolges war diese Maschine nur eine Zwischenlösung.
Schon seit langer Zeit arbeitete Otto an einer direkt wirkenden Gasmaschine mit vier Zylindern. Der Kolben machte in jedem Zylinder vier Bewegungen für einen Arbeitshub. So entstand 1876 der Viertaktmotor, den wir heute auch Otto-Motor nennen.
Aber diese Maschine entsprach noch nicht den Vorstellungen der Konstrukteure. Trotz der Erfolge, die mit ihr erzielt wurden, war sie immer noch zu schwer und teuer, und man wollte vor allem vom Gas als Treibstoff wegkommen. Es wurden Vergaser gebaut, die es ermöglichen sollten, Benzin vor der Einführung in den Zylinder zu vergasen.
Gottlieb Daimler hatte Benzinmotoren gebaut, die bei einer Leistung von I PS ein Gewicht von 660 kg hatten und eine max. Drehzahl von 180 Umdrehungen pro Minute (U/min) erreichten. Bei höherer Drehzahl versagte die Zündung. Daimler löste das Problem und ließ nach seinen Angaben Anfang des Jahres 1884 drei Motoren bauen, die 900 U/min erreichten, ein Leistungsgewicht von 40 kg je PS aufwiesen und mit Benzin betrieben wurden.
Wasser treibt Flugzeuge an Saubere Luft, aber mehr Wolken
Wasserstoff als Treibstoff ist keine Erfindung von heute. Schon seit langem laufen Automotoren mit dem Knallgas. Und sogar Raketen werden mit Flüssigwasserstoff ins All geschossen. Geht es nach den Plänen eines europäischen Forschungskonsortiums, werden bald auch Passagierflugzeuge mit Wasserstoff fliegen.
«Cryoplane» heißt das Projekt unter Führung des deutsch-französischen Flugzeugkonzerns EADS Airbus. Damit planen die Airbus-Manager für eine Zukunft, in der auf Erdöl basierende Treibstoffe wie das Kerosin langsam zur Neige gehen werden. Noch vor der Mitte dieses Jahrhunderts, so die Einschätzung vieler Experten, werden die sicher gewinnbaren fossilen Energiequellen, außer Kohle, allmählich versiegen. Wasserstoff hingegen kann mit Hilfe erneuerbarer Energiequellen durch Elektrolyse von Wasser weiter produziert werden.
Erste Versuche mit Wasserstoff als Jetantrieb gab es schon 1988 beim sowjetischen Flugzeugbauer Tupolew. Das Verkehrsflugzeug Tu-154 erhob sich damals mit knallgasgetriebenen Düsentriebwerken in die Lüfte. Mit dem Ende der Sowjetunion hörte auch die Forschung und Entwicklung am Wasserstofftriebwerk bei Tupolew auf.
Wasserstoff bringt eine ganze Reihe von weiteren Vorteilen mit. So ist sein Energiegehalt bezogen auf das Gewicht fast dreimal so hoch wie beim Kerosin. Das bedeutet Einsparung von Treibstoffgewicht bzw. Gewinn an Nutzlast. Außerdem ist Wasserstoff im Prinzip umweltfreundlicher, da bei der Verbrennung nur Wasser und kein Kohlendioxid ensteht. Was auf der Erde für saubere Luft sorgen würde, führt in großer Höhe jedoch auch zu mehr Wolkenbildung und damit evtl. sogar zu einer Erhöhung des Treibhauseffekts.
Der Zukunftskraftstoff bringt aber auch andere Probleme mit sich. Zur Verflüssigung muss Wasserstoff auf minus 253 Grad Celsius abgekühlt werden. Das bedeutet für die Flugzeugbauer, dass die Tanks besser isoliert und verstärkt werden müssen. Sie können auch nicht mehr wie bisher in den Tragflächen untergebracht, sondern müssen buckelartig auf den Rumpf montiert werden. Am Triebwerk sind ebenfalls technische Veränderungen nötig durch spezielle Hochdruckpumpen, Wärmetauscher, Ventile sowie Sensoren. Das aus 35 Unternehmen und Instituten aus elf Ländern bestehende Entwicklerkonsortium ist dennoch zuversichtlich, die Probleme in den Griff zu bekommen.
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