Fahrzeugbauer und Unis arbeiten am Wasserstoffmotor

7. März 2007, 12:42
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EU-Forschungsprojekt "HyICE" ließ nach Verbesserungen am Grundkonzept suchen

Graz - BMW präsentierte kürzlich mit Partnern unter österreichischer Beteiligung in München die Ergebnisse des EU-Forschungsprojekts "HyICE": Dabei schufen Forscher die Grundlagen für einen Wasserstoffverbrennungsmotor, der die Leistung von herkömmlichen Benzinmotoren erreicht bzw. sogar übertrifft.

Elf europäische Partner arbeiteten gemeinsam mit US-Partnern im Rahmen des von der EU mit fünf Millionen Euro geförderten Projekts drei Jahre zusammen: Fahrzeugbauer (BMW, Volvo, Ford, MAN), Zulieferer und Universitäten. Aus Österreich waren die Zulieferfirma Hoerbiger ValveTec Wien, Spezialist für Kraftstoffeinbringung und Zündungen, sowie die Technische Universität (TU) Graz beteiligt. Ziel war es, "zwei technologische Ansätze neu zu bewerten, um Verbrennungsmotoren für Wasserstoff zu optimieren", so Projektpartner Helmut Eichlseder vom Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik der TU Graz.

Verbesserungen am Konzept

"Die bisher übliche so genannte äußere Gemischbildung, bei der Sauerstoff und Wasserstoff außerhalb des Brennraums gemischt werden, bringt noch diverse technische Nachteile mit sich. Die Wasserstoffmotoren haben noch eine geringere Leistungsdichte", sagt Eichlseder. Im Rahmen des Projekts "HyICE" (Hydrogen Internal Combustion Engine) haben die Wissenschafter deshalb dieses Konzept verbessert und setzen dabei auf "kryogene Saugrohreinblasung": Es wird tief kalter Wasserstoff (minus 240 Grad Celsius) mit Luft gemischt, so dass die Dichte des dann ebenfalls kalten Gemisches und damit auch der Energiegehalt im Brennraum selbst steigt. Damit konnte die Leistungsdichte im Vergleich zur Wasserstoff-Saugrohreinblasung bei Umgebungstemperatur um 25 Prozent gesteigert werden. Es sei so das Niveau aktueller Benzinmotoren erreicht worden.

Die zweite Optimierung betrifft die H2-Direkteinblasung: Dabei wird gasförmiger Wasserstoff in den Brennraum eingeführt und erst dort mit Luft gemischt (innere Gemischbildung) - ein ebenfalls vielversprechendes Verfahren. Für die Umsetzung der Technologien mussten die Forscher neue Injektoren und ein neues Zündsystem entwickeln. Um die Motorenkonzepte zu optimieren und Entwicklungsprozesse zukünftiger Serienmotoren zu unterstützen, arbeiteten die Wissenschafter zudem an Werkzeugen zur Berechnung der Strömungsdynamik und zur Simulation von Verbrennungsvorgängen.

Die Arbeit des internationalen Forscherteams setzt bei konventionellen Verbrennungsmotoren (Kolbenmotoren) an, die entsprechend der Eigenschaften des Wasserstoffs und der zum Einsatz kommenden Technologien neu adaptiert werden müssen. Damit soll später einmal eine einfache und kostengünstige Umstellung auf den neuen Motor in der Automobilindustrie gewährleistet werden. Die Ergebnisse von "HyICE" werden von diversen Nachfolgeprojekten aufgegriffen: So plant der Nutzfahrzeugehersteller MAN etwa, eine Kleinserie von Wasserstoff-Stadtbussen mit H2-Direkteinblasung herzustellen.

Problemfelder

Angesichts knapper werdender fossiler Brennstoffe und der Feinstaubproblematik wird der Kohlenstoff-freie Energieträger Wasserstoff als alternativer Kraftstoff mit schadstoffarmer Verbrennung hoch gehandelt. Doch es gibt noch einige Hürden auf dem Weg zur Wasserstoffwirtschaft in der Automobilindustrie: "Wasserstoff ist kein Primärenergieträger. Seine Erzeugung und Verteilung ist noch kostenintensiv und noch nicht ausreichend geklärt", so Eichlseder.

Die Gewinnung fossiler Brennstoffe sei in den nächsten Jahren noch zu günstig, so dass der Wasserstoffverbrennungsmotor nicht in den heute häufig zitierten fünf bis zehn Jahren zu erwarten sei: "Doch langfristig ist er sicherlich ein Hoffnungsträger." Er könne eine Art Übergangstechnologie zu den Brennstoffzellenautos darstellen, bei denen noch ein wenig mehr Entwicklungsarbeit zu leisten sei. (APA)

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