Westport stellt HPDI-Einspritzung für Wasserstoffmotoren vor
Die Europäische Union hat eine Frist bis zum Jahr 2050 gesetzt, um ihr Ziel der Kohlenstoffneutralität im Verkehrssektor zu erreichen. Dabei kann Wasserstoff als Kraftstoff im Bereich der schweren Nutzfahrzeuge eine wesentliche Rolle bei der Dekarbonisierung spielen.
Der Kanadische Spezialist für Einspritzsysteme Westport Fuel Systems, hat auf der IAA-Transportation sein neues H2-HPDI-Kraftstoff-Einspritzsystem vorgestellt. Dabei steht HPDI für High-Pressure-Direct-Injection, also Hochdruck-Direkteinspritzung. Wir haben mit Anders Johansson, VP Heavy Duty OEM & GM Gothenburg Operations, Westport Fuel Systems über die Technik gesprochen.
Herr Johansson, der Wasserstoff wird (wie der Begriff HPDI vermuten lässt) direkt und in gasförmigem Zustand in den Brennraum eingedüst?
Ja, der Wasserstoff wird direkt als Gas eingedüst. In der Regel erfolgt dies einige Grad hinter dem oberen Totpunkt. Der eingedüste Gasstrahl entspricht dem Flüssigdieselstrahl eines Dieselmotors und auch der Verbrennungsprozess durch eine Diffusionsflamme ist derselbe wie bei einem Dieselmotor. Der HPDI-Injektor ist für die Eindüsung und Abdichtung von Hochdruckgas bis zu 500 bar ausgelegt.
Wie unterscheidet sich das System von einem fremdgezündeten H2-Motor?
Der Hauptunterschied liegt im Verbrennungsprozess. Das HPDI-Kraftstoffsystem ermöglicht die Verbrennung des Wasserstoffs im gleichen Verbrennungsprozess wie bei einem Dieselmotor. Dadurch werden Probleme wie das Klopfen, mit dem Ottomotoren zu kämpfen haben, vermieden. Das HPDI-System ermöglicht es dem Motor, mit dem Diesel-Zyklus statt mit dem Otto-Zyklus zu arbeiten – es ist, als würde man einen Dieselmotor mit einem Ottomotor vergleichen. Auf diese Weise können eine hohe Leistung und eine hohe Effizienz erzielt werden, die sogar jene eines Dieselmotors übertreffen, ohne dass es zu Einschränkungen beim Einschwingverhalten oder der Motorbremse kommt.
Wie hoch sind die Einspritzdrücke?
Üblicherweise liegen die Einspritzdrücke je nach Motordrehzahl und Last zwischen 150 und 300 bar. Der weite Zündbereich und die hohe Flammengeschwindigkeit von Wasserstoff ermöglichen niedrigere Einspritzdrücke im Vergleich zu Erdgas bei einem entsprechenden Motor.
Wie hoch ist der Umrüstaufwand eines bestehenden Dieselmotors im Hinblick auf die Komponenten?
HPDI ist eine Technologie, die in OEM-Motoranwendungen eingesetzt wird, sie ist weniger für Nachrüstungen im Aftermarket geeignet. Die Kosten für einen mit HPDI ausgerüsteten Motor muss der jeweilige Motorenhersteller nennen, aber wenn man verschiedene Wasserstofflösungen für die Zukunft vergleicht, ist diese sehr wettbewerbsfähig und die günstigste Variante.
„Es werden andere Faktoren wie die Entwicklung der Wasserstoffinfrastruktur für die Etablierung des H2-HPDI im Markt ausschlaggebend sein, nicht die technische Verfügbarkeit.“
Wie hoch ist der Wartungs- und Serviceaufwand?
Der Wartungs- und Instandhaltungsaufwand kann mit denen für einen klassischen Dieselmotor verglichen werden.
Gibt es bereits Serienanwendungen/Fahrzeuge im Feld?
HPDI mit Bio-LNG-Antrieb ist in Europa seit etwa fünf Jahren auf der Straße im Einsatz. Zu jeder Zeit liefern tausende damit ausgestattete Lkw Waren aus. Die Kunden sind sehr zufrieden, unter anderem was das Fahrverhalten und die realen Kosten betrifft. Aktuell haben wir bei Westport zwei Demonstrationsfahrzeuge, die mit H2-HPDI laufen. Beide funktionieren gut und sind in der Lage, Güter mit Wasserstoff als Energiequelle zu transportieren. Da H2-HPDI auf einer bewährten und ausgereiften Technik basiert, wird die Zeit bis zur Marktreife entsprechend kurz sein.
Den Beitrag finden Sie auch in der Print-Ausgabe 4-2022 der Krafthand-Truck.
