Wasserstoffverbrennungskraftmaschinen für On- und Offroad-Anwendungen

In den vergangenen Jahren wurden die Entwicklungsarbeiten am Wasserstoffverbrennungsmotor weltweit deutlich intensiviert. Trotz zahlreicher Ankündigungen von Fahrzeug- und Motorenherstellern ist der Schritt in Richtung reale Umsetzung sehr herausfordernd und momentan noch zögerlich.
Wesentliche Gründe sind die dafür erforderlichen hohen Investitionen für die „Herstellung von grünem Wasserstoff“, für ein geeignetes „Wasserstoff-Verteilnetz“ sowie für die „Onboard-Speicherung“. Aber auch motorspezifische Themen wie Maßnahmen zur Minimierung von Verbrennungsanomalien, hochdynamischer Betrieb, Leistungsdichte, Abgasnachbehandlung, Haltbarkeit von Komponenten usw. stellen wesentliche Herausforderungen bei der Entwicklung dar.
Einleitend wird im Beitrag kurz auf die Randbedingungen bzw. Herausforderungen für eine Wasserstoffwirtschaft eingegangen. Im Fokus des Vortrages stehen jedoch aktuelle Forschungsthemen zum Wasserstoffverbrennungsmotor für On- und Offroad-Anwendungen sowie der Stand dieser Arbeiten am Institut für Thermodynamik und nachhaltige Antriebssysteme (ITNA) der Technischen Universität Graz.
So wurde am ITNA beispielsweise eine Methode entwickelt um den Einfluß des Motoröls auf die Verbrennungsanomalieneigung bewerten zu können. Des Weiteren wurden die Potentiale einer elektrischen Zusatzaufladung, einer zusätzlichen Wassereinspritzung sowie unterschiedlichste Abgasnachbehandlungskonzepte untersucht. Die Auswirkungen auf einzelne Hardware-Komponenten wie Zündkerzen, Kolben und Ringe, Ventile usw. wurden zum Teil in Dauerläufen bewertet. Diese experimentellen Untersuchungen erfolgten bzw. erfolgen auf Basis von Pkw-, Nfz- sowie Off-Road-Motoren.

Dr. Peter Grabner,
Institut für Thermodynamik und nachhaltige Antriebssysteme, TU Graz