Perpetuum mobile, Version 418: Ein Motorrad fährt 500 km mit nur einem Liter Wasser

Aller paar Monate taucht sie wieder auf, die Meldung: Jemand hat ein Motorrad oder ein Auto erfunden, welches mit simplem Wasser als Energiequelle betrieben wird. Manchmal ist es auch ein Auto, welches mit seinem eigenen Fahrtwind seinen Akku auflädt. Heute war die Nachricht wieder einmal fällig und wird nun wie jedes Mal im Netz wieder fachkundig diskutiert: Das werden die großen Konzerne sowieso verhindern. Die werden wieder alles verheimlichen, weil sie uns ja lieber weiter ihr überteuertes Benzin und ihre anderen überteuerten Dinosaurier-Lösungen verkaufen wollen.

Es ist aber auch beeindruckend: Ricardo Azevedo hat in seiner Garage in São Paulo sein Motorrad so umgebaut, dass es mit nur einem einzigen Liter Wasser 500 km weit fahren kann. Er nimmt dafür Strom aus der Motorrad-Batterie (neuerdings auch aus einer zusätzlichen Autobatterie), trennt damit das Wasser per Elektrolyse in seine Bestandteile Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2), führt dieses Gasgemisch dem normalen Verbrennungsmotor seines Motorrades zu und treibt ihn so an. Beeindruckend!

Noch beeindruckender wird es, wenn man einmal kurz mit chemischem und physikalischem Grundwissen an die Sache heran geht. Kraftfahrzeuge mit Wasserstoff anzutreiben, ist eigentlich gar keine so neue Idee. Das hat man schon lange immer wieder einmal umgesetzt. Entweder, indem man Wasserstoff direkt einem Wasserstoffverbrennungsmotor zuführte und dort mit Sauerstoff verbrannte oder in der moderneren Version, dass man den Wasserstoff mit Sauerstoff in einer Brennstoffzelle reagieren lässt, wodurch elektrische Energie entsteht, die man in einem Elektromotor verwendet. Die letztere Methode hat einen höheren Wirkungsgrad, also eine bessere Energieausnutzung. So wird zum Beispiel der Hyundai ix35 FCEV betrieben. Er kommt mit seiner Tankfüllung von 5,64 kg Wasserstoff auf eine Reichweite von knapp 600 km.

Wieviel Wasserstoff kann man aus einem Liter Wasser per Elektrolyse erhalten? Das kann man über die molare Masse ausrechnen [1] – es sind 112 Gramm. Mit nur 112 g H2 als Treibstoff 500 km weit fahren zu wollen, und das mit einer Bastellösung, während ein aus industrieller Forschung stammendes Auto mehrere kg für diese Strecke braucht, klingt wirklich beeindruckend. Aber wenn es im Internet verbreitet wird, muss es ja stimmen.

Die Ladung einer Autobatterie reicht nur für die Herstellung von 10 Gramm Wasserstoff

Noch viel beeindruckender wird es, wenn man ausrechnet [2], wie viel Wasser man mit einer typischen Autobatterie eigentlich in H2 und O2 aufspalten kann. Wenn man von einer typischen Autobatterie von 50 Ah ausgeht und da schon einen hohen Wirkungsgrad bei der Elektrolyse ansetzt, erhält man so gerade einmal 10 g H2. Danach ist die Batterie runter. Mit nur so wenig Treibstoff 500 km fahren zu können, und dann auch noch mit den im Video zu sehenden Beschleunigungen – das ist schon fast eine Energieausbeute, die man sonst höchstens bei der Kernfusion erwarten würde. Da kann man die Forschungen am Reaktor Wendelstein 7-X auch wieder einstellen, wenn es so einfach geht!

Selbstverständlich kann man weder mit 10 g und auch nicht mit 112 g Wasserstoff so weit fahren. Mehr muss man zu dem Unsinn eigentlich nicht sagen. Sinnvoll ist trotzdem, sich einmal anzuschauen, was hier für ein technischer Unfug präsentiert wird. Die eigentliche Energiequelle am Anfang der Kette ist die Motorrad- oder die zusätzliche Autobatterie. Kann sie Energie für so weite Fahrten liefern?

Typische Motorradbatterien haben eine Kapazität von 30 Ah, Autobatterien üblicherweise 40 – 50 Ah. Das entspricht bei der 50 Ah-Version einer speicherbaren Energie von 0,6 kWh [3]. Bei Elektromotorrädern  haben die Akkus typische Kapazitäten von etwa 10kWh. Damit werden meist Reichweiten bis ca. 150 km angegeben. Wie soll es also funktionieren, dass man mit industriellen Lösungen bei so großen Batterien nur so geringe Reichweiten erhält, während hier jemand mit seiner viel kleiner bemessenen Bastellösung mit lediglich 0,6 kWh 500 km fahren will?

Bei diesem Motorrad wird angedeutet, dass man über den Umweg der Elektrolyse aus wenig Energie viel machen kann. Da spielt die Physik aber leider nicht mit. Ansonsten hätte man hiermit das berühmte Perpetuum mobile erfunden. Das technische Prinzip des Wasser-Motorrades sieht so aus:

Perpetuum Mobile Wassermotor

Die Energie kommt aus der Motorrad-Batterie (1), dann wird Wasser per Elektrolyse in H2 + O2 aufgespalten (2). Der Wirkungsgrad von Elektrolyse liegt bei hochoptimierten Anlagen bei etwa 70%. Bei einer Bastellösung liegt sie mit Sicherheit unter 50%, der meiste Strom fließt dann durch das Wasser, ohne das Gas aufzuspalten.

Die anschließende Verbrennung von H2 + O2 zu Wasser (3) kann nur max. 90% der Energie wieder abgeben, die vorher für die elektrolytische Aufspaltung des Wassers zugeführt wurde. Anschließend erfolgt die Umwandlung dieser thermischen Energie in mechanische Energie (4). Ein für Wasserstoff ausgelegter Verbrennungsmotor kann auf maximal 45% Wirkungsgrad kommen, ein normaler Benzinmotor liegt darunter.

Perpetuum Mobile Wassermotor

Diese Kette ergibt, wenn man sehr optimistisch in jeder Stufe mit maximalen Wirkungsgraden rechnet, eine Gesamtbilanz von nur 28 %. Von 0,6 kWh Energie bleiben also im optimalen Fall 170 Wh für den Antrieb des Motorrades (und da werden schon alle mechanischen Verluste in den Antriebskomponenten ignoriert). Es ist überflüssig, nun noch auszurechnen, für Null komma wieviel PS das für wieviele Minuten reichen würde.

Schlauer wäre es also, wenn man schon elektrische Energie als Quelle verwendet, diese direkt einem Elektromotor zuzuführen.

Perpetuum Mobile Wassermotor

Elektromotoren haben weit über 90% Wirkungsgrad, meist mehr als 95%. So würde man die ganzen (völlig sinnlosen) Energieumwandlungen vermeiden und man müsste nicht noch die Masse des Wassers mit beschleunigen. Logischerweise funktioniert so etwas aber nicht mit herkömmlichen kleinen Autobatterien.

Übrigens gibt es diese Perpetuum mobile-Art auch in der Version des „Pipi-Generators“. Dort wird ebenfalls der elektrische Strom aus einer Autobatterie verwendet, um … ja, die Variante ist noch konsequenter unsinnig. Dort wird der elektrische Strom genutzt, um elektrischen Strom zu produzieren. Das ist wirklich clever! Über den noch mehr energieverschwendenden Umweg Strom > Elektrolyse von Urin> Verbrennungsmotor > Antrieb Generator > Strom. Mal sehen, wann diese Meldung wieder ausgegraben wird.


Berechnungen

[1] Wieviel Wasserstoff erhält man aus 1l Wasser?

Molare Masse Wasser = 18,01528 g/mol

1l Wasser entsprechen 55,5 Mol Wasser (1000/18, 01528)

Molare Masse Wasserstoff H2 = 2,01588 g/mol

55,5 Mol H2 = 112 g (111,8983440723652 g) H2 (55,5 x 2,01588)

[2] Die Reaktionsenthalpie H0 legt fest, dass für die Herstellung von einem Gramm Wasserstoff aus Wasserspaltung der Energieaufwand mindestens 145 kJ beträgt (Quelle)

145 kJ = 0.040278 kWh = 40,278 Wh

Es werden also 40,278 Wh für 1 g Wasserstoff benötigt

Autobatterie mit 600 Wh: 600 Wh/40,278 Wh/g = 14,9 g H2

Die Energie einer 50 Ah (600 Wh)-Autobatterie reicht also maximal für die Elektrolyse von max. 14,9 g Wasserstoff. Da der Wirkungsgrad bei Elektrolyse aber bei etwa max. 70% liegt, ist die Ausbeute geringer:

14,9 g x 0,7 = 10,4 g

70% Wirkungsgrad betrifft aber nur hochentwickelte Anlagen. Bei einer Selbstbau-Lösung dürfte er weit unter 50% liegen.

[3] 12 V x 50 Ah = 600 Wh = 0,6 kWh


 

Quellen

Eigenschaften von Wasserstoff – Steckbrief

Dr. Werner Schnurnberger: Wasserspaltung mit Strom und Wärme

13 Comments:

  1. Der brasilianische Professor hat bewiesen, daß man die Elektrolyse von Wasser auch auf einem Motorrad betreiben kann. Weiter, daß sie auch mit Dreckwasser funktioniert.
    Das ist doch schon mal was.
    Aber hier irrt der Prof :

    Azevedo: “… In einem Test bin ich mehr als 500 Kilometer mit einem Liter Wasser gefahren.”

    Er meint wohl, er hat es geschafft einen Liter Wasser bei einer 500km-Fahrt zu zerlegen.
    Man fragt sich was euronews bewegt so was zu bringen.
    Der brasilianische Prof. stellt eine Klapparatur vor, welche technisch möglich aber völlig unsinnig ist bzgl. Betrieb und behaupteter Wirkung. Ich buche es mal als Faschingsscherz ab.
    Hier ist ein deutsches Gegenstück, Prof.Turtur von der Uni ostfalia.

  2. Fraglich ist aber, ob Ricardo Azevedo tatsächlich Professor ist. Angeblich ist er ja Prof. an der Universität in São Paulo. Wenn man dort nach ihm sucht, erhält man keinen Treffer. Er wird wohl nur ein normaler Hochstapler sein.

    Herr Turtur ist natürlich auch ein ganz Großer. Ich dachte, dass ich ihn hier im Blog auch schon einmal erwähnt hätte, allerdings stellte ich gerade fest, dass er hier noch nie namentlich namentlich genannt wurde. Nur seine Freie Raumenergie hatte ich mal irgendwo kurz mit erwähnt. Natürlich sehr lobend 🙂

  3. Frank :
    Fraglich ist aber, ob Ricardo Azevedo tatsächlich Professor ist.

    Wenn ich diese Seite richtig verstehe bezeichnet man im Portugiesischem Sprachraum den Lehrer als professor.
    Wie auch immer – er hat euronews eine schräge Story angedreht; vielleicht wurde er aber auch nur benutzt.

  4. Also ich finde das Prinzip des Perpetuum mobile total spannend. Das man etwas einmal in Gang setzt und es dann ohne weitere Energie sich weiter bewegt, ist sehr faszinierend. Falls sich also Alltagsgegenstände z.B. Autos damit als fahrtauglich und sinnvoll nutzbar erweisen, werden auch große Konzerne nichts dagegen machen können… In Zukunft werden immerhin immer weniger Ressourcen für Energie zur Verfügung stehen!

  5. @ Tom: Vor allem ist es auch völlig unglaublich, dass sich die großen Konzerne so dagegen sperren, diese tolle Erfindung einfach einmal zu produzieren, obwohl es doch technisch so einfach umsetzbar und physikalisch so schlüssig ist. Ich prangere das schon seit Jahren an!

  6. PischtieHufnagel

    Grrrrr, man könnte sich hintenreinbeißen. Warum bin ich nicht darauf gekommen? Das ist das Prinzip doch ganz einfach. Anstatt zu arbeiten lebt man eben von den Einnahmen der Crowdfunding-Kampagne.

    Natürlich werden nicht alle spenden. Aber es gibt genug, die einem nicht mit Fragen nach Physik, Chemie, Energiebilanz und solchem Quark auf die Nerven gehen.

    Wenn es am Ende dann doch nicht funktioniert ist das zwar schade. Aber versucht haben wir es jedenfalls, wir progressiven Gestalter der besseren Welt.

  7. Vom Kaktus wird abgeraten

    Das Ding funktioniert garantiert, sogar ohne Pflanze.
    Fragt sich nur wie lange.
    Ich empfehle nach dem Kauf des 99 €- Topfes einfach ein bisschen Wasser aufzufüllen, ca. ½ Stunde zu warten und schon kann das Laden des Smartphones beginnen. M.M.n. befindet sich im unteren Teil des Topfes eine Art Trockenbatterie mit galvanischen Elementen (Katode + Anode) und einen Gel als Elektrolyt, welche nur ständig etwas Wasser zur Stromproduktion benötigt. Daher wird auch vom Kaktus abgeraten.
    Das es so ähnlich ist kann man hier ablesen,

    Mobile Geeks Der Strom wird dann über Bakterien gewonnen, die in einer Membran am Boden sitzen und mit Wasser reagieren. Bei der Umwandlung von CO² in O² gibt die Pflanze etwas Wasser in den Boden ab und die Bakterien produzieren daraus Elektrizität.

    Stichwort Membran (zur Trennung von Anoden- und Katodenraum).
    Bakterien können Strom erzeugen, aber nicht allein aus Wasser.
    Was da unten genau eingebaut ist – nun ein Hämmerchen würde es sicher ans Licht bringen.

    Rührend der als Stein getarnte USB-Anschluß.

  8. @stefanolix: Also wenn ein Produkt per crowdfunding auf den Markt gebracht wird, dann ist es schon mal automatisch gut und muss definitiv funktionieren… na okay, versuchen wir es mal ohne Ironie. Angeblich funktioniert Bioo Lite so, dass Bakterien aus Wasser Strom machen, welches von der Pflanze bei der Photosynthese als Restprodukt anfällt. Mit Bakterien Strom zu erzeugen – dafür scheint es tatsächlich verschiedene Ansätze zu geben, zumindest einer davon verwendet sogar das Prinzip, Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff zu spalten, den man dann in Brennstoffzellen verwenden kann.

    Aber seit wann geben Pflanzen bei der Photosynthese Wasser ab? Und dann auch noch nach unten über die Wurzeln in den Boden? Das ist doch kompletter Blödsinn. Bei dem Vorgang verbraucht die Pflanze Wasser und entzieht es dem Boden. Falls das mit der Stromgewinnung mit den Bakterien aus Wasser irgendwie funktionieren sollte (wovon ernähren sich die Bakterien?), dann werden sie ganz einfach einen Teil des Wassers verbrauchen, mit dem man die Pflanze gießt. Wie Michael_DD schon sinngemäß schrieb, kann man die Pflanze in dem Fall auch weglassen.

  9. Nachtrag: Wenn man auf der (mit Informationen sehr spärlich versehenen) Seite von Bioo nachsieht, steht da: „Night and day electrical production“. Interessant, dass Photosynthese neuerdings auch nachts funktioniert 😉

  10. Und noch ein Nachtrag: Wie ich gerade sehe, wird es leider, leider nichts mit diesem Super-Produkt. Es liegt aber nicht an den Naturgesetzen, die da einfach nicht mitspielen, sondern an den unfähigen Zulieferern. Gut, wenn man anderen die Schuld geben kann.

  11. Danke für die Einschätzungen! Ich bin in den Details nicht so firm, aber mein Bullshit-Detektor hatte sich bemerkbar gemacht.

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