Mit seinem hohen Verbrauch gilt er nicht gerade als ökologisch wertvoll, der Kreiskolbenmotor des Felix Wankel. Nur Mazda hat ihm bislang die Treue gehalten – und sieht in ihm den idealen Wasserstoff-Motor.
Von Jürgen Wolff
Seita Kanei ist sich sicher: Die Zukunft läuft rund. Der Mazda-Technikchef weiß, das am Wasserstoff als Treibstoff für Motoren künftig kein Weg vorbei führt. Nur wie und womit das saubere Knallgas die Autos voran treibt - davon hat er seine eigenen Vorstellungen: Es gebe, propagiert der 57jährige, keinen besseren Wasserstoff-Motor als die Weiterentwicklung des guten alten Wankel. Und Kanei liefert dafür eine durchaus plausible Erklärung: Im Wankel ist Platz für zwei.
In Deutschland kaum Erfolg
Aber der Reihe nach. Seit Felix Wankel vor 50 Jahren bei NSU den nach ihm benannten Kreiskolbenmotor vorstellte, ging es mit dem Aggregat weniger auf denn ab. In Deutschland trieb er Ende der 60er Jahre serienmäßig für zehn Jahre nur den legendären NSU Ro 80 an. Die Limousine wurde alles andere als ein Erfolg.
Danach waren es nur noch die Ingenieure bei Mazda, die dem schnell rotierenden Kolben - im Autobau fest die Treue hielten und das Prinzip kontinuierlich weiter entwickelten. Seit 1963 bauen sie ihn in ihre Sportler ein und schafften 1991 mit einem 700-PS-Wankel gar einen Sieg in Le Mans.
Laufruhiger Motor, hoher Verbrauch
Der größte Vorteil des Wankels lag bislang in seiner Laufruhe - selbst bei Vollgas produziert er kaum Vibrationen. Das demonstrieren die Techniker bei Mazda den Besuchern im japanischen Hiroshima gerne mit einem Glas Rotwein: Oben auf den Motorblock gestellt, kräuselt sich die Oberfläche des Weines nicht einmal dann, wenn sie die Leistung auf dem Prüfstand voll hochdrehen.
Den Vorteilen stehen allerdings Nachteile gegenüber, die zumindest bislang alle Hersteller außer Mazda vom Kreiskolbenmotor so weit ferngehalten haben wie den Teufel vom Weihwasser. Der Kraftstoffverbrauch beim Wankel ist rund 16 % höher als bei einem Zylinder-Motor gleicher Leistung - was damals vor allem dem in die erste Ölkrise hinein geborenen Ro 80 den Garaus machte. Ein weiterer Nachteil ist die weniger prickelnde Kraftentfaltung des Wankel. Mazdas RX-7 etwa ist mit ihm zwar sportlich flott aber nicht gerade atemberaubend spritzig unterwegs.
Teure Handarbeit
Und einen weiteren Nachteil zeigt ein Blick in Mazdas Motorenfertigung: Viel - teure - Handarbeit ist nötig. Zwar setzt sich der Kreiskolbenmotor unterm Strich aus weniger Einzelteilen zusammen als etwa ein Vierzylinder. Aber diese Teile müssen meist gefühlvoll von Hand zusammengepusselt werden. Es braucht schon die Sensibilität des menschlichen Daumens, um den richtigen Federungswiderstand der zarten Dichtungen zu ertasten. Allein dafür werden die Mitarbeiter bei Mazda einen Monat lang geschult.
Genug Gründe, dass der Wankel außer bei Mazda nirgendwo erste Wahl ist. Das aber könnte sich im heraufziehenden Wasserstoffzeitalter nun deutlich ändern. Denn bei der Suche nach alternativen und nicht fossilen Energiequellen sind alle Hersteller in einem sicher: H2 bringt es. Hydrogen wird der Treibstoff der Zukunft sein. Bringt man ihn im Motor mit Sauerstoff zusammen, reagiert beides unter Abgabe von Energie zu Wasser: H2O - kein CO2, keine Rußpartikel, keine Stickoxide. Nur reines Wasser, das aus dem Auspuff sprüht.
Neue Technologie mit viel Gewicht
Ähnlich wie Mazda werkeln alle großen Autoproduzenten spätestens seit Anfang der 90er Jahre an Wasserstoff-Motoren. Und warfen ihre festen Glaubensgrundsätze immer wieder über den Haufen. So galt lange Zeit die Brennstoffzelle als die Technik der Zukunft. Inzwischen ist die Euphorie jedoch ziemlich abgekühlt. Brennstoffzellen benötigen eine komplizierte - und damit teure - Technologie rundum. Denn sie produzieren Vortrieb nur indirekt.
Die Energie, die aus dem Hydrogen gewonnen wird, muss erst einmal in Elektrizität umgewandelt werden, die dann erst den Motor und damit das Auto antreibt. Dazu sind neben H2-Tank und Motor noch Brennstoffzellen, Kompressor und schwere Batterien nötig. Viel Technik und Gewicht für viel Geld.
Infrastruktur fehlt
Vor allem aber: Wie sollen diese Autos in der Übergangszeit fahren, bis eine Infrastruktur von Wasserstofftankstellen entstanden ist? Derzeit beziehen die kleinen Testflotten der Autohersteller in Japan ihr Hydrogen ausschließlich über die Industrie, wo es als Abfall anfällt. Tankstellen wie auf dem Mazda-Gelände gibt es in ganz Japan gerade mal etwas mehr als ein Dutzend. Und in Europa sieht es noch düsterer aus - in Deutschland etwa gibt es ganze zwei.
Bislang ist nicht einmal geklärt, woher das H2 in Massen kommen soll. Zur Gewinnung ist viel Elektrizität nötig. Kommt sie aus Kohle, versaut das die komplette Ökobilanz. Aber reichen Sonne, Wind oder Biomasse? Mazdas Planungschef Akira Marumoto setzt auf Atomkraft. In Deutschland nicht gerade durchsetzbar. Ansonsten sieht man es bei Mazda eher prosaisch: «Wir entwickeln die Motoren. Die Versorgung mit Treibstoff ist nicht unsere Aufgabe», sagt Marumoto. Um über die Zeit zu kommen, bis ein solches Tankstellennetz von wem auch immer dicht geknüpft ist, schlägt Mazda einen ähnlichen Weg ein wie schon BMW: Die Autos sollen sowohl mit H2 fahren können als auch mit herkömmlichem Treibstoff.
H2 gasförmiger und flüssiger Natur
Im Grunde funktioniert das nicht viel anders als heute schon bei nachgerüsteten Gas-Fahrzeugen: In einem Tank ist H2, in einem zweiten Benzin. Beides geht in ein und denselben Motor. Geht der H2-Vorrat zur Neige und ist keine Tankstelle erreichbar, schaltet man per Knopfdruck auf Benzin und fährt herkömmlich weiter. Als Nebeneffekt erspart das die ganze teure Brennstoffzellen-Technologie und sorgt dennoch für das gleiche Ergebnis: Hinten raus kommt reines Wasser. BMW testet eine ähnliche Technik mit einem 12-Zylinder 7er und flüssigem Hydrogen.
Mazda setzt auf gasförmiges H2 und den Wankel. Flüssiges H2 hat den Vorteil, dass sich mehr Energie aus dem gleichen Tankvolumen herausholen lässt. Das sorgt für eine Reichweite von derzeit rund 350 Kilometer. Der Nachteil: Das H2 muss tief gekühlt werden, um flüssig zu bleiben - dennoch geht durch Verdunstung ständig Treibstoff verloren, selbst in der Garage. Das gasförmige H2 im Mazda RX-8 dagegen bleibt im Tank, langt aber auch nur für eine Reichweite von 100 Kilometer.
Vorteile beim Wankelmotor
Der wesentliche Unterschied zwischen BMW und Mazda liegt allerdings nicht im Aggregatzustand. Sondern eher darin, wie das Hydrogen in die Brennkammer kommt. Und da fühlt sich Seita Kanai mit dem Prinzip Wankel eindeutig im Vorteil. Die Brennkammer des Zylinders, in die das H2 injiziert werden muss, ist beim normalen Ottomotor so klein, dass kaum Platz bleibt für eine zweite Einspritzdüse - je Zylinder.
Im Kreiskolbenmotor dagegen ist zum einen nur eine zusätzliche Einspritzdüse für das Hydrogen nötig - und die führt zudem in eine relativ große Vorkammer, von der aus das H2 vom rotierenden Kolben erst in die eigentliche Brennkammer geschoben und verdichtet wird. Zweites Plus für den Wankel: Wegen der geringen Energiedichte von H2 muss mehr davon in die Zündkammer geschickt werden, um die nötige Energie zu erhalten. Auch das macht die große Einspritzkammer des Rotationsmotors möglich.
Totgesagte leben länger
Und schließlich: Die Brennkammer des Zylinders, in der sich alle Vorgänge von der Einspritzung über die Verbrennung bis zum Absaugen ihrer Reste abspielen, ist sehr heiß. H2 allerdings reicht eine wesentlich geringere Zündenergie als Benzin. In diesem heißen Umfeld wäre die Gefahr von Fehlzündungen relativ groß. Anders beim Wankel. Hier sind verschiedene Kammern für Einspritzung, Verbrennung und Absaugen zuständig. Das H2 kommt erst in die «heiße» Kammer, wenn es auch tatsächlich heiß her gehen soll.
Totgesagte leben länger - wenn es nach Seita Kanai geht, trifft das auch auf den Wankelmotor zu. Das wäre dann in der Tat eine erstaunliche Wiedergeburt: Vom Spritvernichter zur Öko-Hoffnung.