Warum Diesel auch in einer Zukunft mit mehreren Kraftstoffarten noch relevant ist

Bei Anwendungen mit hoher Beanspruchung, die über lange Schichten laufen, sind die Stromverfügbarkeit und die Betankungszeit entscheidende Faktoren.

Dies erscheint angesichts der derzeitigen Unvorhersehbarkeit der Kraftstoffpreise und der Versorgungslage ratsam, und die Entwicklung von Motoren, die mit kohlenstoffärmeren und alternativen Kraftstoffen betrieben werden können, schreitet nun zügig voran.

Ein Großteil der Forschungs- und Entwicklungsarbeit konzentriert sich nun auf Alternativen wie Wasserstoff, der lokal produziert werden kann und emissionsfreie Energie (am Einsatzort) liefert.

Mit beeindruckend kurzen Entwicklungszeiten wurden diese Wasserstoffmotoren auf dem Markt eingeführt, doch es gibt Nachteile: Die Wasserstoffproduktion ist begrenzt, er ist teuer und verliert, wenn er aus Erdgas gewonnen wird, seine Umweltfreundlichkeit.

Erschwerend kommt hinzu, dass der erwartete Engpass bei der Dieselversorgung nie vollständig eingetreten ist, da etwaige Lücken größtenteils durch Lieferungen von raffiniertem Kraftstoff aus dem Nahen Osten, Indien und der Türkei ausgeglichen wurden.

Einhaltung der Gesetzgebung

Leen Stolk, Managerin für Kundentechnik in Europa und Großbritannien bei Cummins

Da sich der Dieselkraftstoffmarkt als widerstandsfähig erwiesen hat, sitzen die Motorenhersteller nun auf brandneuen Wasserstoffantriebslösungen, die zwar technisch beeindruckend sind, aber in der Anschaffung, der Installation und im Betrieb teurer sind als ihre Diesel-Pendants.

Doch es wirken noch andere Faktoren. Als Reaktion auf die lokale Umweltverschmutzung und die allgemeine Besorgnis über den Klimawandel haben sowohl regionale als auch lokale Regierungen Gesetze entworfen, die den Einsatz emissionsarmer und emissionsfreier Energielösungen in einer Vielzahl von Anwendungsbereichen und Umgebungen vorschreiben.

Laut Leen Stolk, Managerin für Kundenentwicklung in Europa und Großbritannien bei Cummins, ist dies der Grund für die kontinuierliche Entwicklung neuer Lösungen, die auch andere alternative Kraftstoffe nutzen können.

„Wir leben in sehr interessanten Zeiten“, sagt Stolk. „Viele Jahrzehnte lang war Diesel der bevorzugte Kraftstoff für Baumaschinen und Lkw. Doch wir befinden uns in vielen Bereichen in einer Übergangsphase, die die Entwicklung von Lösungen mit alternativen Kraftstoffen vorangetrieben hat.“

„Wir haben unsere Wasserstoff-Verbrennungsmotoren, aber unsere Dieselmotoren sind für die Verwendung mit HVO [hydriertem Pflanzenöl] zugelassen, was bedeutet, dass die Kunden die Wahl haben, eine emissionsarme Alternative zu Diesel zu nutzen.“

Stolk weist darauf hin, dass die Arbeiten zur Verbesserung der Leistung von Dieselmotoren zügig voranschreiten, mit dem Ziel, die Kraftstoffeffizienz weiter zu steigern und die Motoremissionen zu reduzieren.

Die Motorenentwicklung konzentriert sich auf die Kombination von Zuverlässigkeit und Leistung mit verbesserter Effizienz und niedrigeren Gesamtbetriebskosten.

„Einer der Hauptgründe für die kontinuierliche technologische Entwicklung ist die Gesetzgebung, die von den Regierungen geforderten Änderungen“, sagt er.

„Aber auch die Maschinenhersteller ändern ihre Anforderungen, mit dem Ziel, die Gesamtbetriebskosten (TCO) des Kunden zu senken.“

„Je effizienter eine Maschine arbeitet, desto geringer sind ihre Betriebskosten, und das trägt dazu bei, die anfängliche Investition für den Kauf dieses Produkts zu amortisieren.“

Diesel-Irrtümer

Stolk ist sogar der Ansicht, dass aus dem Dieselmotor noch viel mehr kommen wird.

„Wir haben das Ende der Verbrennungstechnologie noch nicht erreicht“, sagt er. „Es gibt noch viel Entwicklungspotenzial, insbesondere in Fällen, in denen Maschinenbauer hocheffiziente Motoren mit kleinerem Platzbedarf benötigen, die aber dennoch keine Leistungseinbußen aufweisen. Wir liefern im Wesentlichen eine höhere Leistungsdichte.“

„Verbrennungsmotoren könnten in Europa und Nordamerika irgendwann einmal ganz verschwinden, aber wir müssen auch die Länder in Asien und Afrika berücksichtigen, die für den Aufbau ihrer Infrastruktur und ihrer Wirtschaft auf Dieselkraft angewiesen sind.“

„Es stehen ihnen einfach nicht genügend alternative Kraftstoffe zur Verfügung, um einen solchen Umstieg zu ermöglichen.“

Stolk meint, es sei nicht so, dass diese Regionen niemals auf alternative Kraftstoffe umsteigen würden, aber bevor es soweit ist, werde die „Zukunftsfähigkeit“ von Verbrennungsmotoren dazu beitragen, die Gesamtbetriebskosten zu senken und die Umweltauswirkungen zu reduzieren.

„Meiner Meinung nach ist ein zukunftsfähiger Motor nicht nur produktiv, sondern zeichnet sich auch durch niedrige Gesamtbetriebskosten aus“, sagt er. „Er muss aber auch Zuverlässigkeit und die von den Nutzern erwartete Leistung vereinen.“

„Vieles davon hängt mit dem Optimierungsprozess zusammen, den wir durchlaufen, wenn wir mit einem OEM zusammenarbeiten, der eine neue Maschine baut.“

Entscheidungen bezüglich des Antriebsstrangs müssen die Anwendung und den Arbeitszyklus der Maschine widerspiegeln und dürfen nicht einem einheitlichen branchenweiten Ansatz folgen.

Diesel versus HVO

Die Elektrifizierung schreitet im Baugewerbe eindeutig voran. Die meisten akkubetriebenen Maschinen sind heute jedoch kleiner und eignen sich für Arbeiten mit geringerem Energiebedarf.

Laut Stolk ist die Wahl der richtigen Antriebsart entscheidend für den Erfolg einer neuen Maschine – und damit auch für den Erfolg des Kunden, der diese Maschine einsetzt.

„Ich denke, es geht darum, die Vorteile der einzelnen Stromversorgungsarten zu erörtern und herauszufinden, welche am besten zur jeweiligen Anwendung und deren Betriebszyklus passt.“

„Wenn es für das Projekt zeitliche Beschränkungen gibt, darf es keine Ausfallzeiten zum Aufladen der Akkus geben, daher sind Diesel, HVO oder gegebenenfalls Wasserstoff – falls Speichermöglichkeiten vorhanden sind – die einzigen Optionen.“

HVO ist ein direkter Ersatz für Dieselkraftstoff und wurde von Cummins bereits für die Verwendung mit den Dieselmotoren des Unternehmens zertifiziert.

Es bietet zudem den Vorteil, am Einsatzort CO₂-neutral zu sein, da die zur Kraftstoffherstellung verwendete Biomasse eine äquivalente Menge CO₂ aus der Atmosphäre entfernt hat. HVO beseitigt jedoch nicht die Motorabgase, und laut Stolk müssen noch weitere Faktoren berücksichtigt werden.

„Da wir HVO zertifiziert haben, können die Kunden den Kraftstoff frei wählen. Allerdings hat er eine geringere Energiedichte als herkömmlicher Dieselkraftstoff, sodass der Motor mit demselben Kraftstoff etwas weniger Leistung abgibt.“

„Hinzu kommt ein Kostenfaktor, der sich auf die Gesamtbetriebskosten auswirken kann. Sollten die Dieselpreise steigen, könnte HVO zum bevorzugten Kraftstoff werden, bis dahin gehen wir jedoch davon aus, dass der Preis die Wahl bestimmen wird.“

Es dürfte zumindest kurzfristig ausreichend HVO auf dem Markt vorhanden sein, da der Preis die Gesamtzahl der Verbraucher begrenzt. Sollte sich dies ändern, könnte laut Stolk die Nachfrage das Angebot übersteigen.

Dieselkraftstoff unterstützt anspruchsvolle, zeitkritische Infrastrukturprojekte, bei denen alternative Kraftstoff- und Ladenetze begrenzt sein können. Bild: Getty

Stromwahl

Laut Stolk hängt die Wahl der besten Antriebslösung für Maschinenkäufer von der jeweiligen Anwendung ab. Beispielsweise sind akkubetriebene Maschinen mit null Emissionen eine potenziell gute Wahl, wenn Maschinen in geschlossenen Räumen arbeiten – wie etwa beim Materialumschlag in Seehäfen.

In solchen Fällen werden die OEMs jedoch häufig gebeten, eine Komplettlösung zu liefern, einschließlich der Maschinen, Ladeeinrichtungen und anderer Peripheriegeräte.

„Mit all diesen Informationen im Ausschreibungsformular muss der OEM vom Maschinenlieferanten zum Projektmanager werden“, sagt Stolk. „Das gilt auch dann, wenn der OEM uns [Cummins] fragt, welche Unterstützung wir leisten können.“

Er weist darauf hin, dass auch die Kosten ein Problem darstellen, dies könne aber möglicherweise durch staatliche Zuschüsse oder Ähnliches ausgeglichen werden.

Neben dem Standort ist die Abstimmung der Leistungsauswahl auf den Arbeitszyklus der Schlüssel zu einer erfolgreichen Maschinenimplementierung – doch es gibt Probleme.

„Es gibt große Unterschiede zwischen den Arbeitszyklen“, sagt Stolk, „und wir können diese Daten über die Maschinentelematik einsehen, aber das ist nicht immer möglich.“

„Wenn wir in diesem Bereich Fortschritte erzielen wollen, müssten wir meiner Meinung nach enger mit den OEMs und Kunden zusammenarbeiten, um ein besseres Verständnis des Auslastungszyklus zu erlangen und ihnen den Nutzen der gemeinsamen Nutzung dieser Daten aufzuzeigen.“

Zukunftsvorwärts

Es besteht die Möglichkeit einer Zukunft, in der Verbrennungsmotoren weder Stickoxide (NOx) noch Feinstaub (PM) ausstoßen. Doch so beeindruckend das auch sein mag, laut Stolk wird letztendlich die Anwendung die Wahl des Antriebs bestimmen.

Die Zusammenarbeit zwischen Motorenherstellern, OEMs und Endnutzern kann dazu beitragen, Energielösungen an die realen Betriebsanforderungen anzupassen.

„Wir werden OEMs weiterhin Antriebslösungen anbieten, die auf den Maschinen und den vorgeschlagenen Kundenanwendungen basieren“, sagt Stolk. „Es könnte sogar so weit kommen, dass für eine Anwendung bereits eine bevorzugte Antriebslösung existiert.“

Zumindest vorerst, so sagt er, spiele auch der Standort eine Rolle. „Viele Häfen in Europa nutzen bereits elektrische Terminalzugmaschinen und andere Materialumschlaggeräte. Aber in Ländern wie der Elfenbeinküste in Afrika gibt es wahrscheinlich keine entsprechende Infrastruktur für diese Fahrzeuge, und Diesel ist die einzige verfügbare Option.“

Stolk ist der Ansicht, dass Wasserstoff noch Potenzial hat, insbesondere in Bereichen, in denen die Industrie das Gas als ansonsten anfallendes Abfallprodukt bestehender Industrieanlagen produziert – und dazu gehören sowohl der Wasserstoff-Verbrennungsmotor als auch die Brennstoffzellentechnologie.

Somit könnte Wasserstoff potenziell neben Diesel, HVO und batterieelektrischer Energie einen Anteil am Energiemarkt ergattern.

Letztendlich, so Stolk jedoch, „werde ich wohl noch lange nicht mehr da sein, bevor Dieselmotoren vom Markt für Maschinenantriebe verschwinden.“

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Dieser Artikel wurde von KHL Content Studio in Zusammenarbeit mit Experten von Cummins erstellt.

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Alle nicht gekennzeichneten Bilder mit freundlicher Genehmigung von Cummins.

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