CO2-frei mit Ammoniak: Chevy Silverado läuft mit „grünem Spaltgas“

Ein serienmäßiger Verbrennungsmotor, betrieben ohne fossile Brennstoffe – stattdessen mit einem vor Ort erzeugten Ammoniak-Wasserstoff-Gemisch: Ein deutsch-amerikanisches Konsortium hat gezeigt, dass das möglich ist. Der Motor lief mit „grünem Spaltgas“ aus Ammoniak ganz ohne CO2-, CO- oder Rußemissionen.

Möglicher Baustein für eine CO₂-freie Energiewirtschaft
Das Konzept wurde auf der Hannover Messe als Demonstrator vorgestellt und als möglicher Baustein für eine CO₂-freie Energiewirtschaft diskutiert. Forschende – unter anderem vom Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik und Mikrosysteme IMM – arbeiten nun daran, Abgase und Systemtechnik für den praktischen Einsatz weiter zu verbessern.

Ammoniak (NH3) gilt als vielversprechender Energieträger der Zukunft.
Im Vergleich zu Wasserstoff ist die farblose, stechend riechende Verbindung deutlich leichter zu speichern und zu transportieren: Sie wird schon bei moderatem Druck oder leicht abgesenkter Temperatur flüssig und kann in bestehenden Tank- und Logistiksystemen genutzt werden. Dass die Infrastruktur dafür bereits vorhanden ist, zeigt ein oft unterschätzter Punkt: Allein die Bahn transportiert heute rund 1,5 Millionen Tonnen flüssiges Ammoniak pro Jahr durch Europa – vor allem für die Düngemittelproduktion. Ammoniak ist also gut bekannt, und der technische Umgang damit ist etabliert.
Für den Einsatz als Treibstoff im Motor gibt es jedoch zwei Herausforderungen: Ammoniak zündet schlecht und braucht hohe Temperaturen. Und wenn es nicht vollständig umgesetzt wird, können Stickoxide (NOx) und Ammoniak-Restmengen im Abgas entstehen.

Gemeinsames Forschungsprojekt von First Ammonia, USA und dem Fraunhofer IMM
Genau hier setzen aktuelle Forschungsprojekte an. In einem gemeinsamen Projekt von First Ammonia, USA und dem Fraunhofer IMM, Mainz wurde ein umgerüsteter Chevy Silverado mit während der Fahrt gecracktem Ammoniak betrieben. Der miniaturisierte Cracker machte während der Fahrt aus Ammoniak brennbares „grünes Spaltgas“. Der Crackprozess wurde mit einer elektrischen Heizung gestartet, danach mit den heißen Motorabgasen unterstützt. Der beim Cracken erzeugte Wasserstoffanteil macht das Gasgemisch zündfähig. So kann der Motor ohne zusätzlichen fossilen Kraftstoff laufen.
Das Fraunhofer IMM brachte seine Expertise in Mikroreaktionstechnik, Wärmemanagement und kompakten Crackern ein. Solche dezentralen, hochintegrierten Reaktoren sind der Schlüssel, um Ammoniak in Schiffen, stationären Aggregaten oder Fahrzeugen sicher und effizient direkt vor Ort in ein motorverträgliches Gasgemisch umzuwandeln. Ammoniak enthält keinen Kohlenstoff. Daher entstehen bei der Verbrennung im Motor kein CO₂, kein CO, keine unverbrannten Kohlenwasserstoffe und keine Rußpartikel.
Kritisch bleiben vor allem Stickoxide (NOx). Mit geeigneter Abgasnachbehandlung lassen sich diese Stoffe jedoch stark reduzieren. Forschende, darunter Teams am Fraunhofer IMM, arbeiten daran, diese Abgasreinigung robuster, kompakter und noch effizienter zu machen und sie optimal mit der Motorverbrennung zu kombinieren. In der Fachwelt gelten die Abgasfragen als technisch lösbar und sind Gegenstand intensiver Experimente, Simulationen und Katalysatorentwicklungen.

Ob grüner Ammoniak sich langfristig als alternativer Treibstoff für Verbrennungsmotoren durchsetzt, hängt von vielen Faktoren ab: von der Verfügbarkeit von grünem Ammoniak, von Kosten und von regulatorischen Rahmenbedingungen. Die aktuellen Ergebnisse und die Präsentation auf der Hannover Messe zeigen jedoch deutlich: CO2-freier Motorbetrieb mit Ammoniak ist technisch machbar.

>>>Fraunhofer Institut IMM, Mainz

 
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