SwRI zeigt wasserstoffbetriebenen Lkw der Klasse 8

Als Teil seines H2-ICE-Konsortiums hat SwRI einen wasserstoffbetriebenen Verbrennungsmotor für den Schwerlastmarkt entwickelt. Das Konsortium vereint Branchenführer aus den Bereichen Energie, Automobil und Fertigung und setzt sich laut SwRI dafür ein, den Übergang zu nachhaltiger Mobilität durch innovative Technologien für wasserstoffbetriebene Antriebssysteme zu beschleunigen. (Foto: SwRI)

Das Southwest Research Institute (SwRI) gab bekannt, dass die Entwicklung eines wasserstoffbetriebenen Demonstrationsfahrzeugs der Klasse 8, das im Rahmen seines industrieunterstützten H2 _- ICE-Konsortiums gebaut wurde, erfolgreich abgeschlossen ist. Im Mittelpunkt der Demonstration steht die Entwicklung eines Wasserstoff-Verbrennungsmotors ( _H2 -ICE), der extrem niedrige NOx- und _CO2- Emissionen erzeugt und dennoch ausreichend Drehmoment und Leistung für die meisten Schwerlastanwendungen bietet.

Das im November 2022 gegründete H2-ICE-Konsortium vereint führende Vertreter der Transportbranche – von Motoren- und Lkw-Herstellern über Kraftstoff- und Schmierstoffanbieter bis hin zu Tier-1-Zulieferern – mit der gemeinsamen Vision, nachhaltige Mobilität durch innovative Wasserstoffmotorentechnologie voranzutreiben. Das Konsortium konzentrierte sich Berichten zufolge darauf, das Potenzial von H2-ICE-Fahrzeugen als Ergänzung zu anderen emissionsfreien Fahrzeugtechnologien auf der Dekarbonisierungs-Roadmap der Branche aufzuzeigen.

Um die Ziele des Konsortiums zu erreichen, musste der Motor neben den erwarteten niedrigen Kohlendioxid-Emissionen (CO₂) der Wasserstoffverbrennung auch niedrige Stickoxid-Emissionen (NOx) aufweisen. Trotz des relativ kurzen Zeitrahmens von 18 Monaten setzte sich das SwRI-Team das ehrgeizige Ziel, die Ultra-Low-NOx-Vorgabe des California Air Resource Board (CARB) von 0,02 g/PS-h (Gramm pro PS-Stunde) zu erfüllen.

Die abgeschlossene H2-ICE-Demonstration von SwRI startete ihre Expo-Tour auf der ACT Expo 2024 in Las Vegas vom 20. bis 24. Mai. Sie wird voraussichtlich auch auf dem California Hydrogen Leadership Summit in Sacramento vom 16. bis 17. Juni zu sehen sein. (Abbildung: SwRI)

„Wir wollten das Programm mit der Treibhausgasrichtlinie der Phase 3 der US-Umweltschutzbehörde in Einklang bringen, daher wussten wir, dass unser Zeitplan ehrgeizig war“, sagte Ryan Williams, Leiter der Powertrain Engineering Division von SwRI und Programmmanager des H2-ICE-Konsortiums. „Die Integrationsteams benötigten eine unglaubliche Planung, um einen reibungslosen Bauablauf zu gewährleisten.“

SwRI bezeichnete seine Konsortien als Drehscheiben für die Zusammenarbeit in der Industrie. Das SwRI-Konsortium brachte Experten aus den eigenen Reihen zusammen, um die Entwicklung voranzutreiben und technische Hürden im Zusammenhang mit der Wasserstoffverbrennung zu überwinden. SwRI baute einen X15N-Erdgasmotor des Konsortiumsmitglieds Cummins mithilfe von Komponenten anderer Konsortiumsmitglieder auf den Betrieb mit Saugrohreinspritzung von Wasserstoff um.

„Von Sonderanfertigungen und Prototypkomponenten bis hin zu speziell entwickelten Schmierstoffen war dies eine echte Branchenleistung“, sagte Williams. „Ohne die Unterstützung und Zusammenarbeit des Konsortiums hätten wir das Demonstrationsfahrzeug in der kurzen Zeit nicht fertigstellen können.“

Laut SwRI stellt das H2-ICE-Fahrzeug eine attraktive Option ohne Treibhausgasemissionen im schwer dekarbonisierbaren Fernverkehr dar. Sein 370-PS-Motor erzeugt ein Drehmoment von 2.025 Newtonmetern (Nm), was für die meisten Schwerlasttransporte ideal ist. Der Motorwirkungsgrad liegt bei über 40 % und erreicht in der Spitze 43 %. Im Abgas wurden nur geringe Mengen an Kohlenstoffemissionen gemessen, insgesamt etwa 1,5 Gramm CO₂ pro PS-Stunde (g/PS-h).

Das in San Antonio, Texas, ansässige SwRI erklärte, es habe auf der Grundlage früherer Projekte zur Reduzierung der Stickoxidemissionen in Schwerlastfahrzeugen ein neuartiges Abgasnachbehandlungssystem entwickelt, das speziell auf die Umgebung von Wasserstoffabgasen abgestimmt ist. In Kombination mit den bereits niedrigen Motoremissionen des H2-Verbrennungsmotors reduziert das Nachbehandlungssystem die Stickoxidemissionen mit gealterten Katalysatoren auf 0,008 g/h und liegt damit unter dem EPA-Grenzwert von 0,035 g/PS-h für 2027.

„Die von der H2-ICE-Plattform erzeugten NOx-Emissionen liegen bereits auf oder unter den besten Werten unserer vorherigen Diesel-Low-NOx-Programme“, sagte Chris Sharp, Ingenieur am SwRI Institute und Leiter der Abgasnachbehandlungskalibrierung. „Wir gehen davon aus, dass die H2-ICE-Plattform unter nahezu allen Betriebsbedingungen nahezu null NOx-Emissionen im einstelligen mg/PS-h-Bereich erreichen wird. Ich bin sehr stolz auf die Leistungen des Teams und freue mich auf die Zukunft des Projekts.“

Das fertige Demonstrationsfahrzeug wird vom 20. bis 24. Mai auf der ACT Expo 2024 in Las Vegas ausgestellt, wo es neben anderen führenden kohlenstoffarmen und emissionsfreien Technologien präsentiert wird. Anschließend wird es voraussichtlich auf dem California Hydrogen Leadership Summit vom 16. bis 17. Juni in Sacramento, Kalifornien, zu sehen sein.