Weder Strom noch Wasserstoff: Dieser Motor läuft mit Ammoniak

Wasserstoff gilt als Hoffnungsträger der Energiewende, doch seine Handhabung ist aufwendig: Das Gas muss auf minus 252 Grad heruntergekühlt oder unter hohem Druck verflüssigt werden, damit es sich platzsparend transportieren lässt. Spezielle Tanks und Leitungen, die der Wasserstoffkorrosion standhalten, sind dafür ebenso erforderlich wie eine völlig neue Infrastruktur. Eine Verbindung, die seit Jahren als vielversprechende Alternative diskutiert wird, ist Ammoniak. Die Stickstoffverbindung NH3 wird bereits bei minus 40 Grad oder einem Druck von neun Bar flüssig und lässt sich mit der bestehenden Infrastruktur vergleichsweise einfach handhaben. Ammoniak kann zudem als chemischer Wasserstoffspeicher dienen, in Brennstoffzellen direkt in Strom umgewandelt werden oder als Kraftstoff für Motoren und Heizanlagen zum Einsatz kommen. Nun ist es Forschenden gelungen, einen Verbrennungsmotor zu entwickeln, der ausschließlich mit Ammoniak betrieben wird – ganz ohne fossile Beimischung.

Ammoniak zündet nur schwer

Ammoniak klingt als Kraftstoff verlockend, hat aber eine entscheidende Schwäche: Die Verbindung ist schwer entzündlich und benötigt eine Zündtemperatur von 630 Grad. Für den Einsatz in herkömmlichen Motoren musste bisher ein externer Zündhelfer beigemischt werden – etwa Benzin, Methanol oder Kohlegas. Genau das schränkte die Attraktivität von Ammoniak als emissionsarmer Alternativkraftstoff bislang erheblich ein, denn eine vollständige Abkehr von fossilen Energieträgern war unter diesen Bedingungen nicht möglich. Dabei gilt Ammoniak schon länger als vielversprechender Kandidat für Schiffsantriebe und den Schwerlastverkehr, auch weil die globalen Produktions- und Transportkapazitäten für die Verbindung bereits in großem Maßstab existieren.

Ammoniak-Cracker löst das Problem

Das Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik und Mikrosysteme IMM hat in Kooperation mit dem US-amerikanischen Startup First Ammonia Motors einen Weg gefunden, dieses Zündproblem zu umgehen. Im Zentrum steht ein kompakter Ammoniak-Cracker, der direkt in den Motorraum integriert ist. Beim Start des Fahrzeugs erhitzt ein elektrisches Heizelement einen Teil des Ammoniaks, sodass es mithilfe eines Katalysators in Wasserstoff und Stickstoff aufgespalten wird. Dieser Wasserstoff dient als Zündhelfer für den laufenden Motor. Sobald das Fahrzeug in Fahrt ist, übernehmen die heißen Motorabgase die Beheizung des Crackers – das Heizelement schaltet sich ab. Das Institut brachte dabei seine Expertise in der Entwicklung mikrostrukturierter Reaktoren und hochaktiver, langzeitstabiler Katalysatoren ein, die eine kompakte Bauweise des Gesamtsystems erst ermöglichen. Am 27. Juni 2025 absolvierte ein umgerüsteter Chevrolet Silverado am Stadtrand von Charlotte, North Carolina, die erste Demonstrationsfahrt mit diesem Antriebssystem. „Das Ergebnis ist eine hohe Systemeffizienz durch die Nutzung von Abgasen zum Beheizen der Reaktoren“, erklären die Fraunhofer-Forschenden.

Deutlich weniger Energiedichte als herkömmlicher Kraftstoff

Das System hat mehrere praktische Vorteile: Ammoniak-Fahrzeuge lassen sich ebenso schnell betanken wie herkömmliche Verbrenner, und die Transportinfrastruktur für Ammoniak ist bereits in weiten Teilen vorhanden. Außerdem eröffnet die Technologie Perspektiven für Bereiche, in denen eine Elektrifizierung nur schwer umsetzbar ist – etwa im Schwerlastverkehr, in der Schifffahrt oder bei stationären Energieanlagen. Für diese sogenannten schwer elektrifizierbaren Segmente entwickelt das Fraunhofer IMM kompakte, hochintegrierte Systeme zur Umwandlung von Ammoniak in Wasserstoff, die sich sowohl für mobile als auch stationäre Anwendungen eignen. Allerdings bleiben einige Herausforderungen bestehen. Die Energiedichte von Ammoniak ist geringer als die von Diesel oder Benzin, weshalb ein etwa doppelt so großer Tank für die gleiche Reichweite nötig wäre. Hinzu kommt, dass Ammoniak giftig ist und besondere Sicherheitsvorkehrungen erfordert. Und obwohl bei der Verbrennung kein Kohlendioxid entsteht, können je nach Verbrennungsbedingungen Stickoxide freigesetzt werden, die eine Abgasnachbehandlung notwendig machen. Ob sich der Ammoniak-Verbrennungsmotor langfristig als Alternative zu Elektro- oder Brennstoffzellenantrieben etablieren kann, wird sich erst mit der weiteren Entwicklung und möglichen Serienreife zeigen.

via Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik und Mikrosysteme IMM