Was ist ein Druckluftauto?

Die ultimative alternative Brennstoffquelle in den Köpfen vieler Menschen wäre einfach die Luft, die wir atmen. Es gäbe wenig bis keine schädlichen Emissionen, eine billige und erneuerbare Kraftstoffquelle und ein relativ einfaches Kraftstoffversorgungssystem. Während es das Konzept eines Druckluftwagens schon seit den 1920er Jahren gibt, haben jüngste Verbesserungen in der Luftspeicher- und Druckluftmotortechnologie einen seriengefertigten Druckluftwagen näher an die Realisierung gebracht. Ein modernes Druckluftauto verwendet ein spezielles Expansionsventil, um Druckluft im Inneren eines Zweizylindermotors zu expandieren. Die Kraft der expandierten Luft treibt einen Kolben nach unten, der wiederum wie ein herkömmlicher Verbrennungsmotor zum Drehen einer Kurbelwelle beiträgt.

Viele Erfinder und Automobilhersteller haben im Laufe der Jahre versucht, ein effizientes und leistungsstarkes Druckluftauto zu entwickeln, aber nur wenige sind auch nur annähernd an die Serienfertigung ihrer Prototypen herangekommen. Vor kurzem haben zwei Unternehmen namens Motor Development International (MDI) und Tata Motors Pläne angekündigt, Druckluftautos auf den Markt zu bringen, obwohl nur wenige Branchenexperten tatsächlich die Möglichkeit haben, ihre Prototypen zu inspizieren oder viele der Behauptungen der Unternehmen zu überprüfen. Da ein Druckluftauto Kohlefaser und andere leichte, aber starke Materialien für seine Karosserie und Lagertanks verwendet, befürchten viele Branchenexperten, dass die Fahrzeuge die strengen Crashtests nicht überstehen würden.

Um Gewicht zu sparen, werden die Vorratstanks von Druckluftautos häufig aus Kohlefasern hergestellt, eine Technologie, die auch beim US-Space Shuttle zum Einsatz kommt. Dies wird als positive Entwicklung angesehen, da ein Kohlefaser-Lagertank bei einer versehentlichen oder absichtlichen Punktion keine schädlichen Granatsplitter erzeugen würde. Diese Lagertanks werden routinemäßig mit Druckluft bis zu einem Druck von 4500+ psi (Pfund pro Quadratzoll) gefüllt. Im Gegensatz zu elektrischen Batterien würde ein Drucklufttank bei Nichtgebrauch nicht viel Energie durch Leckagen verlieren.

Ein großes technologisches Problem, mit dem Entwickler eines Druckluftfahrzeugs konfrontiert sind, ist die Beschaffenheit der Druckluft. Wenn die Luft unter Druck gesetzt wird, erzeugt sie eine beträchtliche Wärmemenge. Diese erwärmte Luft würde den Gesamtwirkungsgrad des Motors beeinträchtigen. Einige Hersteller lösen dieses Problem durch den Einbau von Wärmetauschern, die denen von turboaufgeladenen Standardmotoren ähnlich sind. Diese Wärmetauscher würden mit der erwärmten Luft interagieren und die überschüssige Wärme durch Lüftung abziehen. Wenn ein Druckluftmotor ein angetriebenes Kühlelement benötigt, dann wäre dieser bei weitem nicht so energiesparend oder emissionsfrei, wie er sein sollte.

Auch wenn das Problem der erwärmten Luft mit Wärmetauschern gelöst werden könnte, gibt es bei Druckluft als Brennstoff ein gleiches und entgegengesetztes Problem. Sobald die Druckluft einen Expander passiert, kann sie extrem kalt werden. Die Komponenten und Schmierstoffe des Motors könnten einfrieren, was zu Leistungsverlust und möglichen Kälteschäden führen kann. Ein funktionsfähiges Heizsystem müsste perfektioniert werden, damit die expandierte Luft nicht gefriert. Positiv ist, dass ein Teil dieser extrem kalten Luft als Klimaanlage genutzt werden könnte.

Ein Druckluftauto, zumindest in diesem Entwicklungsstadium, würde nicht allein mit Druckluft fahren. Da die aktuellen Modelle nur mit Druckluft Geschwindigkeiten von 40 Meilen pro Stunde erreichen können, wäre ein normaler Verbrennungsmotor oder Elektromotor erforderlich, um die normale Autobahngeschwindigkeit zu erreichen. Befürworter des Druckluftautos weisen darauf hin, dass viele Autofahrer typischerweise kurze Strecken im Stadtverkehr zurücklegen, um den Großteil ihres Alltags zu erledigen. Das Auto würde die meiste Zeit fast vollständig mit Druckluft betrieben werden, wobei nur gelegentlich die Unterstützung eines Gasmotors erforderlich war.

Das Betanken eines Druckluftautos könnte so einfach sein, dass das Fahrzeug mehrere Stunden lang an einen Standard-Luftkompressor angeschlossen wird, wobei die Hauptkosten der Strom sind. Sobald die Autos in Serie gehen, sollen an ausgewählten Tankstellen spezielle Hochleistungs-Luftkompressoren installiert werden. Diese Luftverdichter könnten einen Tank in etwa drei Minuten füllen und hätten auch Wärmetauscher, um eine Überhitzung der Tanks während des Betankungsvorgangs zu verhindern.

Die Einführung der aktuellen Baureihen von Druckluftfahrzeugen würde höchstwahrscheinlich in kleineren Ländern auf der ganzen Welt beginnen, insbesondere dort, wo Benzin unerschwinglich teuer ist und die Schadstoffbelastung durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe extrem hoch ist. Sobald die Fahrzeuge die strengen Standards der US-Automobilindustrie erfüllen und eine ausreichende Anzahl von Tankstellen geschaffen werden kann, ist es möglich, dass Amerikaner innerhalb eines Jahrzehnts oder so ein Druckluftauto auf der Straße sehen.