Wasserstoff-Verbrennungsmotoren bei FEV im Fokus

Wasserstoff-Verbrennungsmotoren stehen bei der Aachener FEV verstärkt im Fokus. Wie die Firma mitteilte, habe die Europäische Union im Juli 2020 die „Europäische Allianz für sauberen Wasserstoff“ ins Leben gerufen. Seitdem rücke der Wasserstoff-Verbrennungsmotor wieder verstärkt in den Blickpunkt der Mobilitätsindustrie.

Der Ausbau der E-Mobilität gelte zwar als wichtiger Schritt, die gesteckten Klimaziele zu erreichen. „Wir müssen bei der Auswahl der Technologie allerdings auch immer den entsprechenden Anwendungsfall berücksichtigen.“ Das sagt Stefan Pischinger, Vorsitzender der Geschäftsführung der FEV Group. „Aus diesem Grund hat sich die Diskussion um den Wasserstoffmotor als eine weitere nachhaltige Antriebsform mit hohem Potenzial für viele Bereiche deutlich intensiviert“.

Der Verkehrssektor ließe sich durch die Verwendung von Wasserstoff in Bereichen dekarbonisieren, in denen die Elektrifizierung mit schweren Batterien ineffizient sei. Das gelte etwa bei Nutzfahrzeugen, Bussen, großen Pkw oder auch Zügen sowie beim Schiffsverkehr.

Wirkungsgrad steigt mit den Lasten

Die bis 2030 zu erwartende Infrastruktur belebt die Diskussion um die geeignetste Nutzung des Wasserstoffs. Der Vorteil der Brennstoffzelle sei ein hoher Wirkungsgrad bei niedrigen Lasten. Bei höheren spezifischen Lasten gehe deren Wirkungsgrad jedoch im Gegensatz zum Wasserstoff-Verbrennungsmotor zurück. Dessen Wirkungsgrad sei bei niedrigen Lasten schlechter, steige jedoch mit zunehmender Last. Das bedeute, dass die Wirkungsgradvorteile sich lastabhängig verschöben.

Trotz der bekannten Vorteile sei der Bereich der Brennstoffzellenentwicklung noch relativ jung. Im Gegensatz hierzu sei der Wasserstoff-Verbrennungsmotor eine robuste, kostengünstige, mit heutiger Fertigungsinfrastruktur schnell umsetzbare Möglichkeit für CO2-freien Verkeh. Zudem mache sie die Umrüstung von Bestandsfahrzeugen möglich. Bisher hat die heimische Automobilindustrie aber schon lange keine Aktivitäten in diesem Bereich entwickelt.

Zu den wichtigsten Entwicklungsschwerpunkten des Wasserstoff-Verbrennungsmotors gehören laut FEV die kraftstoffführenden Bauteile, das Zündsystem und die Kurbelgehäuseentlüftung. Außerdem zählten das Gemischbildungssystem mit direkter Gaseinblasung, die Aufladung, die Motorsteuerung und die Abgasnachbehandlung dazu.

Da Wasserstoff ein Kraftstoff ohne Kohlenstoff sei, fielen die Emissionskomponenten der Kohlenwasserstoffe (HC), Kohlenstoffmonoxid (CO), Kohlenstoffdioxid (CO2) und Ruß nur in minimalen Mengen aus verbranntem Schmieröl an. Die Reduzierung des Ölverbrauchs sei daher ein weiterer Entwicklungsschwerpunkt. Die wesentlichen Abgaskomponenten seien Stickoxide (NOx).

Wasserstoff ermögliche zudem auf Grund sehr hoher laminarer Brenngeschwindigkeit und weiten Zündgrenzen den Magerbetrieb mit hohem Luftüberschuss. Dank der niedrigen Abgastemperaturen lägen die Stickoxide bereits ohne Abgasnachbehandlung unter den aktuell gültigen Grenzwerten. Mit Nachbehandlung reduzierten sich die NOx-Emissionen zusätzlich wirkungsvoll. Aus dem effizienten Magerbetrieb resultiere zudem ein Verbrauchsvorteil gegenüber konventionellen Verbrennungsmotoren.

Zum Testen von Komponenten und kompletten Wasserstoffmotoren betreibe FEV in Aachen zudem dedizierte Prüfstände. Dort könnten Tests mit Wasserstoff-Verbrennungsmotoren mit einer Leistung von bis zu 640 kW erfolgen.

9.10.2020 | Quelle: FEV | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH