Deutz entwickelt seine Wasserstoffmotoren mit dem KIT weiter

„Mit dem TCG 7.8 H2 haben wir bei Deutz bereits einen serienreifen Wasserstoffmotor entwickelt und vorgestellt. Wir freuen uns sehr, unser Knowhow nun in das gemeinsame Projekt einbringen und die Entwicklung von Wasserstoffmotoren für den Offroad-Bereich mit starken Partnern weiter vorantreiben zu können“, sagt Dr. Paul Grzeschik, Leiter Konstruktion und Vorentwicklung bei Deutz. „Ob aus Forschung oder Industrie, jeder der Beteiligten ist ausgewiesener Experte auf seinem Gebiet. Der intensive Austausch wird es uns ermöglichen, das Innovationspotenzial für den Mobilitätsbereich zu nutzen und die Technologien entscheidend weiterzuentwickeln.“ Die Umgestaltung der Mobilität könne nur mit Innovationskraft und Technologieoffenheit gelingen, sagt Deutz. Und will mit der klimaneutralen Weiterentwicklung der Verbrennungsmotorentechnik durch Einsatz von Wasserstoff die Potenziale aller verfügbaren Antriebstechnologien nutzen.

Wasserstoff gut geeignet für Baumaschinen

Wasserstoffmotoren bieten aufgrund ihrer prinzipbedingten Eigenschaften wie Effizienz, Robustheit und geringe Rohemissionen viele Vorteile, die ihn für Anwendungen in Bau- und Landmaschinen besonders qualifizieren. Auch besteht die Möglichkeit, herkömmliche Verbrennungsmotoren von beispielsweise Baggern, Mähdreschern oder Förderfahrzeugen auf Wasserstoffmotoren umzurüsten. Um die Technik künftig umsetzen zu können, untersuchen drei Institute des KIT im Projekt PoWer die motorische Wasserstoffverbrennung, geeignete Abgaskatalysatoren sowie das Werkstoffverhalten unter Wasserstoff.

Die Forschenden vom Institut für Kolbenmaschinen (IFKM) des KIT untersuchen zum Beispiel, wie wasserstoffbasierter Kraftstoff am effizientesten und sichersten in Motoren von Bau- und Landmaschinen eingesetzt werden kann – ob mit Saugrohr- oder als Direkteinblasung. Um verschiedene Einspritzstrategien und Motorparameter zu testen und zu optimieren, nutzen die Forschenden des IFKM ein Einzylinder-Forschungsaggregat und einen Mehrzylindermotor.

In Fahrzeugkonzeptstudien sowie systemischen Flotten- und Infrastrukturbetrachtungen werden Offroad-Anwendungen demonstriert und analysiert. Mit der Untersuchung des Wasserstoffeinflusses auf Materialien und die Reib- und Verschleißcharakteristik werden alle Grundlagen erarbeitet, die zum Erreichen der extremen Robustheitsanforderungen unter Berücksichtigung zukünftiger Emissionsrichtlinien von Baumaschinen unerlässlich sind.

Auswirkungen von Wasserstoff auf Werkstoffe

„Der Kontakt mit Wasserstoff kann die Festigkeit und Verformbarkeit metallischer Werkstoffe erheblich vermindern“, erklärt Dr. Stefan Guth vom Institut für Angewandte Materialien – Werkstoffkunde (IAM-WK) des KIT. Im Projekt untersuchen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des IAM-WK daher, wie sich Wasserstoff auf typische Werkstoffe von Verbrennungsmotorkomponenten auswirkt. Hierzu führen sie mechanische Werkstoffprüfungen unter Wasserstoffeinfluss durch, insbesondere unter motortypischer zyklisch wechselnder Last. Ein zentrales Ziel der Forschungsgruppe ist es, Methoden zur Bewertung des Einflusses von Wasserstoff auf die Werkstofffestigkeit zu entwickeln und zu etablieren. „Letztlich wollen wir den Industriepartnern Empfehlungen für den sicheren und effizienten Einsatz der Materialien geben“, so Guth.

KIT erforscht Abgasnachbehandlung in Wasserstoffmotoren

Am Institut für Technische Chemie und Polymerchemie (ITCP) des KIT untersucht man derweil, wie sich Haltbarkeit und Effizienz bestehender Katalysatorsysteme im Zusammenspiel mit Wasserstoffmotoren verbessern lassen. „Um aktuelle und zukünftige Abgasgrenzwerte einhalten zu können, ist es notwendig, neben einem schadstoffarmen Motorbetrieb auch effiziente Abgaskatalysatoren bereitzustellen“, erläutert Dr. Patrick Lott vom ITCP. „Die spezifischen wasserstoffmotorischen Betriebsbedingungen sind für die Katalysatoren mitunter herausfordernd“, so Lott. Gleichzeitig erarbeiten die Forschenden innovative Konzepte für die Abgasnachbehandlung, damit Wasserstoff als umweltfreundlicher Energieträger in Offroad-Anwendungen eingesetzt werden kann.