SwRI verpasst seinem wasserstoffbetriebenen Verbrennungsmotor einen Turbo-Boost.

Das Southwest Research Institute (SwRI), eine unabhängige, gemeinnützige Forschungs- und Entwicklungsorganisation mit Sitz in San Antonio, Texas, arbeitet aktiv an der Entwicklung eines Hochleistungs-Verbrennungsmotors (H2-ICE). Nun hat es die Aufrüstung seines Motors mit einem hochmodernen Turbolader angekündigt.

Das SwRI verfügt über ein multidisziplinäres Team, das sich Forschungsprojekten im Bereich Wasserstoffenergie widmet, wie beispielsweise dem H2-ICE. (Foto: Southwest Research Institute)

Im Jahr 2023 rüstete das SwRI einen herkömmlichen, mit Erdgas betriebenen Verbrennungsmotor mit minimalen Modifikationen auf Wasserstoffbetrieb um. Er wurde im Rahmen des institutseigenen H2-ICE-Projekts in einen Lkw der Klasse 8 integriert, um einen kosteneffizienten Wasserstoffmotor als Option für emissionsfreien Schwerlastverkehr zu demonstrieren.

Wasserstoffmotoren haben oft Schwierigkeiten, den für die Vermeidung von Frühzündungen und die Minimierung der NOx-Emissionen notwendigen Luftstrom bei schneller Beschleunigung aufrechtzuerhalten. SwRI gab bekannt, diese Herausforderung durch die Zusammenarbeit mit einem kommerziellen Zulieferer gelöst zu haben, der einen neuen Turbolader nach SwRI-Spezifikationen entwickelt hat. Die Turboladerwelle ist über einen variablen Antrieb mechanisch mit der Kurbelwelle verbunden, wodurch der erforderliche Ladedruck bedarfsgerecht bereitgestellt werden kann.

Die neue Turboladereinheit steigert die Leistung des Lkw durch eine Erhöhung des maximalen Drehmoments von 1.494 auf 1.760 lb.-ft. und der maximalen Leistung von 370 auf 440 PS. Moderne Schwerlastmotoren für den Fernverkehr erreichen laut SwRI Drehmomente zwischen 1.450 und 1.850 lb.-ft. und Leistungen zwischen 400 und 500 PS.

„Durch die Aufrüstung des angetriebenen Turboladers konnten wir den benötigten Luftdurchsatz erzielen, um die Motorleistung weiter zu verbessern“, sagte Chris Bitsis, stellvertretender Leiter der Abteilung Antriebssystemtechnik am SwRI, der die Verbrennungsforschungsprogramme betreut. „So hat sich beispielsweise neben dem gesteigerten Drehmoment und der höheren Leistung auch der maximale Wirkungsgrad des Motors auf 44,0 % verbessert, was in seiner Klasse für einen Ottomotor führend ist.“

Bitsis erklärte, dass die Drehmoment- und Leistungswerte des Motors nun mit denen von derzeit auf den Straßen befindlichen Diesel-Lkw vergleichbar seien und gleichzeitig nahezu emissionsfreie Abgase ermöglichten.

„Dies ist ein bedeutender Meilenstein in der Geschichte des Wasserstoffverbrennungsmotorenprogramms von SwRI und liefert weitere Beweise für die Einsatzreife der Technologie“, sagte Bitsis. „Wir freuen uns darauf, diese Technologie für eine nachhaltige Zukunft weiter voranzutreiben.“

Das Demonstrationsfahrzeug der Klasse 8 wurde im Rahmen des H2-ICE-Konsortiums von SwRI entwickelt. Das fertiggestellte Demonstrationsfahrzeug des Konsortiums soll dem Fernverkehrsmarkt eine weitere emissionsfreie Option bieten.

„Ich bin stolz auf unser Team bei SwRI, das bewiesen hat, dass es eine hocheffiziente, emissionsfreie Transportlösung gibt, die zur Reduzierung von CO₂ und anderen Schadstoffen beiträgt“, sagte Daniel Stewart, Vizepräsident der Antriebsentwicklungsabteilung von SwRI. „Die USA verfügen über die Motorenwerke und Lieferketten, die notwendig sind, um diese Technologie bereits heute in Serie zu produzieren.“