Olav Altmann von Liebherr skizziert die nächsten Schritte der Entwicklung von Einspritzdüsen

Prototyp eines wasserstoffbetriebenen Radladers von Liebherr (Foto: Liebherr)

Power Progress International: Wie ist der Stand Ihrer Entwicklungen im Bereich Kraftstoffeinspritzlösungen für flüssige und gasförmige Kraftstoffe?

Olav Altmann: „Unsere Entwicklungen im Bereich der Kraftstoffeinspritzung schreiten voran, um den vielfältigen Motoranforderungen sowohl gasförmiger als auch flüssiger alternativer Kraftstoffe gerecht zu werden. Bei gasförmigen Kraftstoffen haben wir bemerkenswerte Fortschritte erzielt. Wir haben ein Wasserstoff-Einspritzsystem für Ottomotoren entwickelt. Unser Niederdruck-Injektor (LPI) für die Saugrohreinspritzung ist bereits in den Wasserstoffmotor des Radlader-Prototyps L 566 H integriert.“

Darüber hinaus bieten wir umfassende Systemlösungen an, die Rail- und vollintegrierte Druckregler inklusive aller notwendigen Sicherheitsfunktionen sowie eine elektronische Steuereinheit (ECU) umfassen.

Für flüssige Kraftstoffe wie Methanol, Ethanol und Ammoniak haben wir eine Lösung auf Basis unseres Wasserstoff-Einspritzventils entwickelt. Dieses Einspritzventil eignet sich sowohl für Dual- als auch für Single-Fuel-Anwendungen; es kann in Single-Fuel-Ottomotoren und Dual-Fuel-Motoren in Kombination mit einem konventionellen Einspritzsystem eingesetzt werden. Bestehende Dieselmotoren können mit dieser Technologie nachgerüstet oder in neu konstruierten Motoren eingesetzt werden. Diese Flexibilität ermöglicht ein breites Spektrum an Dieselsubstitutionsraten, einschließlich eines 100%igen Dieselbetriebs.

Weitere Merkmale sind eine eigenständige elektrisch angetriebene Pumpe, die flexible Verpackungen unterstützt, und eine separate Treiberbox zur Integration in vorhandene Systemumgebungen.

Im Bereich Ammoniak liegen uns einige Anfragen für Anwendungen im Bergbau vor – Ammoniak ist ein kohlenstoffarmer Brennstoff mit hervorragenden Lagereigenschaften. Die Schifffahrtsindustrie in Asien und Europa sowie Nutzfahrzeughersteller in China und den USA betrachten Methanol als mögliche Alternative.

Olav Altmann, Liebherr Components

PPI: Die Produkte von Liebherr Components kommen in verschiedenen Anwendungen zum Einsatz. Was sind Ihrer Meinung nach die neuesten Trends bei der Nutzung alternativer Kraftstoffe in der Schifffahrt, der Energieerzeugung und in mobilen Maschinen?

Altmann: „Wir beobachten die neuesten Trends zur Integration alternativer Kraftstoffe in verschiedenen Sektoren. Wie bereits erwähnt, entwickelt sich Methanol in der Schifffahrtsindustrie für Großmotoren zu einem wichtigen alternativen Kraftstoff. Darüber hinaus gewinnt Ammoniak an Bedeutung, insbesondere bei größeren, langsam laufenden Motoren.“

Für mobile Maschinen und Nutzfahrzeuge erfreut sich Wasserstoff zunehmender Beliebtheit. Der sehr geringe CO2-Ausstoß macht ihn für diese Anwendungen attraktiv. Aber auch Methanol gewinnt in diesem Sektor aufgrund seiner Vielseitigkeit und der vorhandenen Infrastruktur, die seinen Einsatz unterstützt, zunehmend an Bedeutung.

PPI: Liebherr hat kürzlich einen neuen Injektor für flüssige alternative Kraftstoffe und eine elektrisch angetriebene Kraftstoffpumpe auf den Markt gebracht. Was ist das Besondere an diesen Komponenten und was waren die größten Herausforderungen bei der Konstruktion?

Altmann: „Der Injektor zeichnet sich durch mehrere wichtige technische Aspekte aus. Es handelt sich um einen Saugrohreinspritzer mit einem Betriebsdruck von bis zu 30 bar (435 psi), der für eine Reihe alternativer Kraftstoffe geeignet ist. Der Injektor ist mit Marine-Anschlüssen für doppelwandige Rohre ausgestattet, was die Sicherheit erhöht und die Einhaltung maritimer Standards gewährleistet. Die Düsenlänge ist anpassbar, und das kompakte Design ermöglicht den einfachen Einbau in verschiedene Motorkonfigurationen. Jeder Injektor kann je nach Kraftstoff und Anwendung eine Durchflussrate von bis zu ca. 150 kW pro Zylinder unterstützen und ist damit für große Motoren effizient.

Liebherr-PFI-Anlage für alternative Kraftstoffe (Foto: Liebherr)

Die elektrisch angetriebene Pumpe ist unabhängig vom Motordesign konzipiert, arbeitet mit einem Druck von 30 bar und erfüllt die Marine-Richtlinien für Kraftstoffe mit niedrigem Flammpunkt. Wir haben erfolgreiche Tests auf einem Hydraulikprüfstand durchgeführt. Die Pumpe ist derzeit für den Einsatz mit Methanol ausgelegt; entsprechende Tests laufen bereits. Zukünftig soll die elektrisch angetriebene Pumpe aber auch für andere alternative Kraftstoffe eingesetzt werden, was ein breites Anwendungsspektrum ermöglicht.

Die Entwicklung war mit mehreren Herausforderungen verbunden, beispielsweise der Auswahl geeigneter Materialien und Dichtungen, um den unterschiedlichen chemischen Eigenschaften alternativer Kraftstoffe standzuhalten. Die Gewährleistung von Haltbarkeit und Zuverlässigkeit unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen war entscheidend.“

PPI: Gibt es im Hinblick auf Wasserstoffanwendungen Berichte über die Leistung des Wasserstoff-Radladers oder des Raupenbaggers von Liebherr, der vor einigen Jahren auf den Markt kam?

Altmann: „Nach aktuellem Kenntnisstand können wir mitteilen, dass der Wasserstoff-Radlader im Regelbetrieb läuft. Er erreicht die Leistung vergleichbarer Dieselmaschinen der gleichen Größenordnung, und das Feedback der Bediener ist sehr positiv.“

Darüber hinaus bietet der Wasserstoffbagger hinsichtlich Leistungsabgabe, Motordynamik und Ansprechverhalten die gleiche Gesamtleistung wie sein Diesel-Pendant.“

PPI: Wie ist die Leistung dieser Maschinen in Bezug auf Arbeitszyklen, Wendigkeit und Autonomie mit vollem Tank? Gibt es einen Vergleich mit entsprechenden Dieselfahrzeugen?

Altmann: „Das Wasserstoffspeichersystem des Radladers ist so ausgelegt, dass die Tankkapazität für eine komplette Schicht ausreicht. Die wasserstoffbetriebenen Maschinen lassen sich wie ihre Diesel-Pendants bedienen, ohne dass sich die gewohnten Betriebsabläufe wesentlich ändern.“

Abgesehen vom Motor stammen die meisten Antriebsstrangkomponenten von Liebherr XPower-Radladern.“

PPI: Wie beurteilen Sie die Verfügbarkeit von Wasserstoff als Kraftstoff für mobile Maschinen? Und wie ist der Stand der Infrastruktur in der EU und anderen Regionen?

Altmann: „Derzeit sind die Wasserstoffinfrastruktur und die Verfügbarkeit von Wasserstoffkraftstoff in Europa und weltweit noch recht begrenzt. Dies sowie das Fehlen umfassender CO2-Emissionsgesetze verhindern weiterhin die breite Einführung wasserstoffbasierter Antriebslösungen.“

Von Liebherr entwickeltes Rail-Einspritzsystem für gasförmige Kraftstoffe (Foto: Liebherr)

Glücklicherweise entwickelt sich die Verfügbarkeit von Wasserstoff als Kraftstoff für mobile Maschinen rasch weiter, was auf die weltweite Fokussierung auf Wasserstoff als Schlüsselkomponente der Energiewende zurückzuführen ist.

In Europa hat die EU einen ehrgeizigen Plan zum Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft vorgelegt. Dieser sieht erhebliche Investitionen in Infrastruktur und Technologie zur Förderung der Wasserstoffproduktion, -verteilung und -nutzung vor. Ziel dieses Plans ist es, Wasserstoff flächendeckend verfügbar und wirtschaftlich rentabel zu machen und die Abhängigkeit von eigens errichteten Wasserstofftankstellen zu verringern. Auch in anderen Regionen werden erhebliche Fortschritte erzielt. So fördert beispielsweise die indische Regierung aktiv Wasserstoffprojekte, da sie das Potenzial für eine verbesserte Energiesicherheit und geringere Emissionen erkennt.

Auch in China treiben staatliche Fördermittel Wasserstoffinitiativen voran, wobei der Schwerpunkt auf dem Aufbau einer umfassenden Wasserstoffversorgungskette liegt. Japan baut mit umfangreichen Investitionen in Produktion und Infrastruktur eine eigene Wasserstoffwirtschaft auf.

Diese weltweiten Bemühungen tragen zum Ausbau der Wasserstoffinfrastruktur bei. Daher können wir in naher Zukunft mit einer verbesserten Verfügbarkeit rechnen, was den Einsatz in Maschinen und anderen Anwendungen praktischer und weiter verbreitet machen wird.“

Dies ist die vollständige Version des Interviews, das in der Januar-März-Ausgabe 2025 von Power Progress International erschien.