Wasserstoff-Verbrennungsmotoren im Fokus: Das steckt hinter der Technik

Wenn zwei Wasserstoff-Pioniere zusammenarbeiten, kann nur ein gutes Produkt entstehen, sind sich Keyou und Hoerbiger sicher. Das Traditionsunternehmen Hoerbiger fertigt seit gut 125 Jahren Antriebs-, Kompressor- und Hydrauliktechnik, auch für die Automobilindustrie. "Wir haben 2003 mit BMW die ersten Schritte im Wasserstoffsektor gemacht, und auch Keyou hat früh angefangen, sich mit der Technologie zu beschäftigen. Beide Unternehmen haben klare Ziele und Vorstellungen und passen gut zusammen", sagt Bernhard Zemann, Leiter Engine Technology. In den vergangenen Jahren war Hoerbiger gewissermaßen "als U-Boot unterwegs", so beschreibt es der Ingenieur; Entwicklungen für den Wasserstoffbereich wurden lange Zeit intern sehr vertraulich behandelt – doch nun befindet sich das Unternehmen im letzten Drittel der Industrialisierung von Wasserstoffinjektoren. Schon heute profitieren mehrere OEM von Hoerbigers Know-how, Keyou kommt hierbei eine besondere Rolle zu, vor allem für den Markt von Bestandsfahrzeugen.

Keine Ventile "von der Stange" bei Hoerbiger

Hoerbiger hat sich in den vergangenen Jahrzehnten einen deutlichen Vorsprung bei seinen Plattenventilen erarbeitet, die mit großem Durchmesser und geringem Hub viel Gas in kurzer Zeit in den Brennraum blasen. Technische Details sind geheim und sollen es bleiben. Zemann berichtet: "Einige Mitbewerber haben fast Panik bekommen, als sie gemerkt haben, dass sich Erdgasventile nicht für Wasserstoff eignen und man spezielle Lösungen braucht." Ein Ventil "von der Stange" gibt es bei Hoerbiger nicht. Die Ingenieure entwickeln für jeden OEM einen auf die jeweiligen Anforderungen maßgeschneiderten Injektor. Das Leistungsspektrum der eigens für Wasserstoffmotoren entwickelten Injektoren reicht pro Zylinder bis zu 90 kW, also 540 kW bei einem Sechszylindermotor. Entsprechend vielfältig sind die Applikationsmöglichkeiten: Vom reinen Straßenverkehr über Industriemotoren bis hin zum Off-Highway-Bereich. Zu Beginn liegt der Fokus jedoch klar auf dem Nutzfahrzeugsektor, auch wenn dort zunächst nur geringe Stückzahlen zu erwarten sind. "Es ist zwar eine Nische, aber sie ist doch größer als gedacht. Vor allem, wenn man nicht nur Neuentwicklungen betrachtet, sondern auch die Umrüstung von Dieselbestandsmotoren", sagt Zemann. Genau das gehört zu Keyous Konzept, um die Dekarbonisierung des Schwerverkehrs schnell voranzutreiben.

"Die Herausforderung bei der Entwicklung von Wasserstoffinjektoren liegt zum einen bei der hohen Anforderung an sehr präzise Einblasemengen über eine sehr große Einblasebandbreite, und zum anderen ist es sehr hilfreich, wenn große Einblasemengen bei relativ niedrigen Differenzdrücken generiert werden können", erklärt Keyou-CEO Tom Korn. Bernhard Zemann bestätigt, dass es bei der Gaseinblasung darauf ankommt, eine große Menge Gas in sehr kurzer Zeit in den Brennraum zu drücken; am besten noch mit einem Impuls versehen zur besseren Gemischbildung. Der Einblasdruck ist dabei nicht entscheidend; Einspritzdrücke von bis zu 3.000 bar wie beim Dieselmotor sind beim Wasserstoffverbrenner nicht erforderlich. "Der Einblasdruck liegt im Bereich bis 30 bar, ein höherer Druck ist nicht sinnvoll. Bei 300 bis 600 bar im Tank braucht man keine Hochdruckpumpen, sondern Druckminderer, technisch ist das relativ leicht machbar", sagt Zemann.