Nachrüstsystem rüstet vorhandene Dieselmotoren auf den Betrieb mit 90 % Wasserstoff um

UNSW-Forscher haben einen Prototypen entwickelt und ein Nachrüstsystem getestet, das Dieselmotoren auf den Betrieb mit 90 % Wasserstoff umstellt, wodurch sowohl die Kohlendioxid- als auch die Lachgasemissionen radikal reduziert und gleichzeitig die Effizienz um beeindruckende 26 % gesteigert werden.

Beim Einsatz von 10 % Diesel handelt es sich bei diesem Verfahren nicht um eine vollständig umweltfreundliche Umstellung von Dieselmotoren, aber es bietet bestimmten Unternehmen eine Möglichkeit, ihre Emissionen erheblich zu reduzieren, ohne vorhandene Anlagen, die noch lange nützlich bleiben könnten, verschwenderisch zu verschrotten.

Das Nachrüstsystem behält das Dieseleinspritzsystem bei, fügt jedoch eine Wasserstoffeinspritzung direkt in den Zylinder sowie eine unabhängige Steuerung des Einspritzzeitpunkts sowohl für das Wasserstoff- als auch für das Dieselsystem hinzu. Es ist kein besonders hochreiner Wasserstoff erforderlich, und das Team hat gezeigt, dass seine „geschichtete“ Wasserstoffeinspritztechnik, die Taschen mit höheren und niedrigeren Wasserstoffkonzentrationen im Zylinder erzeugt, das Auftreten von Lachgasemissionen unter das eines Zylinders reduziert Diesel.

Die gesamten Kohlendioxidemissionen sinken um etwa 85 % auf etwa 90 Gramm/kWh Energie – das wäre für viele Betriebe mit großen Dieselfahrzeugflotten sicherlich ein solider Zwischenschritt zur vollständigen Dekarbonisierung.

Voraussetzung dafür ist natürlich die Verfügbarkeit von Wasserstoff – was in den meisten Bereichen noch nicht der Fall ist. Doch als wichtigste umweltfreundliche Fahrzeugalternative zu Lithiumbatterien könnte die Zeit für Wasserstoff kommen. Lieferengpässe bei Lithium dürften den Markt für Batterie-Elektrofahrzeuge in den kommenden Jahren erschüttern, genau dann, wenn staatliche Vorschriften in Kraft treten, die den Übergang zum emissionsfreien Fahren in vielen Ländern erheblich beschleunigen. Und überall auf der Welt schießen Projekte für grünen Wasserstoff aus dem Boden.

Dennoch arbeitet das UNSW-Team vorerst daran, seine Nachrüstsysteme für Dieselmotoren innerhalb der nächsten zwei Jahre auf den Markt zu bringen, und richtet sich dabei an industrielle Flotten- und Generatorbetreiber wie Bergbaubetriebe, von denen viele bereits über Wasserstoffleitungen an den Standort angeschlossen sind. Auch hier ist es derzeit unwahrscheinlich, dass es sich dabei um grünen Wasserstoff handelt, so dass die ersten Verwendungszwecke möglicherweise lediglich darin bestehen, ihre Emissionen an ein Haber-Bosch-Werk weiter unten auf der Straße zu übertragen. Da die Branche für grünen Wasserstoff jedoch auf dem Vormarsch ist, wird es für Investoren wichtig sein zu wissen, dass es eine zuverlässige und wachsende Nachfrage von Fahrzeugen gibt, die bereits Wasserstoff verwenden und nach einer saubereren Lösung suchen.

„Wir haben gezeigt, dass wir diese vorhandenen Dieselmotoren in sauberere Motoren umwandeln können, die Wasserstoff verbrennen“, sagte Professor Shawn Kook, Hauptautor eines Artikels, der gerade im International Journal of Hydrogen Energy veröffentlicht wurde. „Wir sind in der Lage, Diesel nachzurüsten.“ Die Entwicklung bereits verfügbarer Brennstoffzellensysteme geht viel schneller, als auf die Entwicklung völlig neuer Brennstoffzellensysteme zu warten, die möglicherweise erst in mindestens einem Jahrzehnt in größerem Maßstab kommerziell verfügbar sein werden. Angesichts des Problems der Kohlenstoffemissionen und des Klimawandels brauchen wir einige unmittelbarere Lösungen, um das Problem dieser vielen derzeit verwendeten Dieselmotoren anzugehen.“

Für einen reibungsärmeren Ansatz – wenn auch mit weniger beeindruckenden Ergebnissen – werden andere Nachrüstsysteme entwickelt, wie die HYDI-Direkteinspritzung, die während der Fahrt ihren eigenen Wasserstoff erzeugt und ihn zur Unterstützung in das Luft-Kraftstoff-Gemisch einspritzt Diesel zünden schneller und vollständiger. Es erfordert lediglich ein gelegentliches Nachfüllen von Wasser, ist also völlig unabhängig von der Wasserstoff-Betankungsinfrastruktur und reduziert den Kraftstoffverbrauch um 5–13 % sowie die Emissionen.

Quelle: University of New South Wales