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Schadstoffarme und effiziente Wasserstoffmotoren

Schadstoffarme und effiziente Wasserstoffmotoren

© Institut für Technische Verbrennung
Team:  Toni Dageförde, M. Sc.; Dr.-Ing. Hauke Hansen
Jahr:  2021

Zur Bekämpfung des Klimawandels muss der CO2-Ausstoß in der Mobilität deutlich reduziert werden. Hierfür fordert die EU im LKW-Sektor bis zum Jahr 2030 eine Reduzierung der CO2-Emissionen um 30 % gegenüber 2019 bei gleichzeitig steigendem Transportaufkommen.

Im Gegensatz zum PKW-Bereich ist die Energiedichte von batterieelektrischen Antrieben nicht für die hohen Reichweiten- und Nutzlastanforderungen der Nutzfahrzeuge geeignet. Als Alternative wird Wasserstoff als Energieträger in Kombination mit Brennstoffzelle und E-Motor oder H2-Verbrennungsmotor erforscht. Für den Wasserstoffmotor spricht hierbei die hohe Leistungsdichte, die geringen Herstellungskosten, die Robustheit gegenüber der Kraftstoff- und Luftqualität und dass er schneller in den Markt zu bringen ist und damit die Einführung der H2-Infrastruktur beschleunigt. Nachteilig sind die Stickoxidemissionen.

Ziel des Projektes „Innovationslabor Nachhaltige Wasserstoff-Verbrennungskonzepte (WaVe) - Schadstoffarme und effiziente Wasserstoffmotoren“ ist es eine hohe Leistungsdichte zu erreichen und gleichzeitig die Stickoxidemissionen nahezu zu eliminieren.

Durch den Ansatz eines Hochverdünnungskonzepts (mittels starker Abmagerung, Wasserzusatz, AGR) und einem Vorkammerzündverfahren (siehe Bild oben) sollen die NOX-Emissionen so deutlich abgesenkt werden, dass Emissionsgrenzwerte bereits innermotorisch ohne eine aufwendige und kostenintensive Abgasnachbehandlung eingehalten werden können. Bestenfalls können sogar „Zero-Impact“- Emissionen angestrebt werden. Gleichzeitig soll durch ein innovatives Hochaufladungskonzept eine Leistungsdichte erreicht werden, die für eine Realanwendung notwendig ist. Das Projekt wird vom ITV, dem Institut für Turbomaschinen und Fluid-Dynamik (TFD), der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB), sowie dem Institut für Verbrennungskraftmaschinen der Technischen Universität Braunschweig bearbeitet und als Teil des Innovationslabors Nachhaltige Wasserstoff-Verbrennungskonzepte durch das niedersächsische Ministerium für Wissenschaft und Kultur mit Mitteln des niedersächsischen Vorab der VolkswagenStiftung gefördert.