Aus einer Pressemitteilung von mtu / Rolls Royce Power Solutions
Verbrenner haben ab 2035 ausgedient, sagt die Politik. Und mtu entwickelt gerade einen neuen Wasserstoff-Verbrennungsmotor für die stationäre Stromversorgung.
Ingenieure bei Rolls-Royce entwickeln in einem interdisziplinären Team ein Stück Zukunft für ein Unternehmen, das bisher vor allem Diesel- und Gasmotoren herstellt: den ersten Wasserstoff-Verbrennungsmotor. Seit zwei Jahren bereits beschäftigt sich das Team intensiv mit dem durchaus herausfordernden Verbrennungsvorgang von Wasserstoff. Denn Wasserstoff ist äußerst zündwillig: Wenn nur ein geringe Menge davon in der Luft vorhanden ist, reicht schon ein kleiner Funke, um das Gemisch zu entzünden. Obwohl die Ingenieure viel Erfahrung mit mtu-Gasmotoren als Grundlage für die neuen Wasserstoffmotoren haben, gibt es bei der Verbrennung große Unterschiede durch die ausgeprägte Neigung des Wasserstoff-Luftgemisches zur Frühzündung.
Erste Wasserstoffmotoren in 2024
Die Herausforderungen gilt es in den kommenden Monaten zu lösen. Denn schon im Januar 2024 sollen die ersten zwei mtu-Wasserstoffmotoren ausgeliefert werden. In Blockheizkraftwerken am Duisburger Binnenhafen Duisport werden sie im Rahmen des ersten deutschen CO2-neutralen Containerterminals klimaneutral Strom und Wärme erzeugen. Derzeit ist das Projekt enerPort noch ein Forschungsvorhaben, aber bereits 2026 sollen die Motoren serienreif und für alle Kunden verfügbar sein. Und das mit beeindruckenden Leistungsdaten. Der Zwölfzylinder-Motor soll knapp ein Megawatt Leistung bringen. Dass er das kann, habe der Motor auf dem Prüfstand schon bewiesen.
Bis dahin sind noch einige Systeme und Baugruppen zu entwickeln, unter anderem größere Turbolader für mehr Luftdurchsatz, an die höhere Zündwilligkeit angepasste Zylinder und eine optimierte Motorsteuerung. Anders als beim Gasmotor wird der Ladeluft erst kurz vor dem Zylinder der Wasserstoff zugeführt, um unkontrollierte Verbrennungen zu vermeiden.
Umrüst-Kit für bestehende Gasmotoren
Das Team entwickelt parallel dazu auch ein Umrüst-Kit für bereits bestehende mtu-Gasmotoren. Zwar sind Wasserstoffmotoren für die Stromversorgung noch nicht nachgefragt. Denn derzeit ist mit Energie aus regenerativen Quellen erzeugter grüner Wasserstoff noch schwer zu bekommen und er ist noch viel zu teuer. Doch das wird nicht so bleiben. Auf der ganzen Welt sind Wasserstoff-Projekte im Kommen und es ist davon auszugehen, dass der Kraftstoff bald nicht nur verfügbar, sondern auch wirtschaftlich sein wird. Wenn es dann so weit ist, können Kunden ihre bestehenden Gasmotoren mit dem Umrüst-Kit zu Wasserstoffmotoren umbauen lassen – oder heute einen Gasmotor kaufen, in der Gewissheit, ihn später zum Wasserstoffmotor umbauen zu können.
Verbrennungsmotor und Brennstoffzelle
Neben Verbrennungsmotoren entwickeln Rolls-Royce-Ingenieure auch Brennstoffzellen für die stationäre Stromversorgung. Kunden haben die Wahl zwischen Verbrennungsmotoren und Brennstoffzellen – beide Technologien erzeugen grünen Strom, haben aber andere Schwerpunkte. Für Kunden, die gleichbleibend Strom benötigen ist die Brennstoffzelle die erste Wahl. Kunden, die auch die Wärmeenergie nutzen und beispielsweise ein Fernwärmenetz betreiben möchten, setzen eher auf den Wasserstoff-Verbrennungsmotor in einem klassischen Blockheizkraftwerk.
Energiespeicher
Eine wichtige Rolle werden sowohl die Brennstoffzelle als auch der Verbrennungsmotor künftig immer dann spielen, wenn Energie gespeichert werden soll. Denn in Zukunft wird immer mehr Strom mit Solaranlagen oder Windkrafträdern erneuerbar erzeugt. In einer idealen Welt wird diese erneuerbare elektrische Energie passgenau für den Einsatz produziert. Doch die Welt ist nicht ideal und deshalb sind Speichermöglichkeiten erforderlich.
Wasserstoff aus Elektrolyseuren
Entsteht viel Strom, der nicht direkt genutzt werden kann, muss er gespeichert werden. Dies geschieht entweder in Batterien oder – in anderer Form – z. B. als Kraftstoff. Dafür entwickelt Rolls-Royce Elektrolyseure. In diesen werden in einem elektrochemischen Verfahren mit elektrischer Energie Wasser in seine Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff zerlegt. Der Wasserstoff wird in speziellen Puffertanks gespeichert, um dann, wenn Windräder und Photovoltaikanlagen gerade keine Energie liefern, in einer Brennstoffzelle oder in einem Blockheizkraftwerk mit Wasserstoffmotor elektrische und thermische Energie zu liefern.
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