der motor – Ausgabe 1/23 – Kommunikation für die Branche

Wasserstoff macht

Wasserstoff macht Rolls-Royce entwickelt Wasserstoff-Verbrennungsmotoren für die stationäre Energieerzeugung. Wann kommen die Motoren auf den Markt und welche Rolle werden sie im Zusammenklang mit Brennstoffzellen und Elektrolyseuren spielen? Ein Blick hinter die Kulissen. Verbrennungsmotoren grün 50 www.dermotor.de | Ausgabe 1/2023

Wasserstoff macht Verbrennungsmotoren grün „Wie viele Events hatten wir heute“? Mit dieser Frage kommt Andrea Prospero früh am Morgen in den Prüfstand. „Nur wenige, es geht voran“, antwortet ihm sein Kollege Rudi Hoff. Die beiden Männer sind Entwickler bei Rolls-Royce und entwickeln in einem interdisziplinären Team ein Stück Zukunft für das Unternehmen, das bisher vor allem Diesel- und Gasmotoren herstellt: den ersten Wasserstoff-Verbrennungsmotor. Und dabei spielen die Events eine große Rolle. Wasserstoff-Verbrennung ist eine Herausforderung „Ganz einfach ausgedrückt sprechen wir von einem Event, wenn das Wasserstoff-Luftgemisch im Zylinder zu früh zündet“, verrät Rudi Hoff. Seit zwei Jahren beschäftigt er sich intensiv mit der Verbrennung von Wasserstoff. Und die sei durchaus herausfordernd. Denn Wasserstoff ist äußerst zündwillig. Wenn nur ein wenig davon in der Luft ist, reicht schon ein kleiner Funke, um das Gemisch zu entzünden. Die Ingenieure hatten schon Erfahrungen mit mtu-Gasmotoren, die die Grundlage für die neuen Wasserstoffmotoren sind, doch gerade bei der Verbrennung gebe es große Unterschiede. 2024 sollen erste mtu-Wasserstoffmotoren ausgeliefert werden Grundlage für die neuen Wasserstoffmotoren sind die bewährten, stationären mtu-Gasmotoren. Diese bekommen neue Teile: Die Turbolader werden durch neue, von Rolls-Royce entwickelte Lader ersetzt. Diese sind größer als bei den Gasmotoren, da sie wesentlich mehr Luft verdichten müssen. Die Zylinder haben ein neues, an Wasserstoff angepasstes Design. Der Grund ist das niedrigere Verdichtungsverhältnis in den Zylindern, das wegen der höheren Zündwilligkeit von Wasserstoff notwendig ist. Einspritzsystem: Anders als beim Gasmotor wird der Wasserstoff erst kurz vor dem Zylinder der Ladeluft zugeführt. Denn befände sich der Wasserstoff schon im Ladeluftrohr, wäre die Gefahr unkontrollierter Verbrennungen zu groß, da der Kraftstoff so schnell zündet. Um die komplexe Wasserstoffverbrennung zu regeln, hat der Motor eine neue Steuerung bekommen. Diese liest beispielsweise auch Drucksensoren in den Zylindern aus, die beim stationären Gasmotor nicht notwendig sind. Die Herausforderungen gilt es jetzt in den kommenden Monaten zu lösen. Denn schon in einem Jahr sollen im Januar 2024 die ersten zwei mtu-Wasserstoffmotoren ausgeliefert werden. In Blockheizkraftwerken sollen sie am Duisburger Binnenhafen Duisport im Rahmen des Projekts enerPort im ersten CO2-neutralen Containerterminal Deutschlands klimaneutral Strom und Wärme erzeugen. „enerPort ist noch ein Forschungsprojekt, im Jahr 2026 wird es dann ernst“, sagt Hoff. Dann sollen die Motoren serienreif und für alle Kunden verfügbar sein. Und das mit beeindruckenden Leistungsdaten: Der Zwölfzylinder-Motor soll knapp ein Megawatt Leistung haben. Dass er das kann, hat der Motor schon auf dem Prüfstand bewiesen. Umrüst-Kit für bestehende Gasmotoren Hier geht´s zum Prüfstand-Video Doch Andrea Prospero, Rudi Hoff und ihre Kollegen arbeiten nicht nur an einem neuen Wasserstoff-Verbrennungsmotor. Sie entwickeln parallel auch ein Umrüst-Kit für bereits bestehende mtu-Gasmotoren. „Kunden haben so die Möglichkeit, beispielsweise im Rahmen einer Grundüberholung ihrer Motoren aus einem Gasmotor einen Wasserstoffmotor zu machen“, verrät Hoff. www.dermotor.de | Ausgabe 1/2023 51