TRENDS » Perspektiven » Alternative Antriebe für mobile Maschinen Bild: MAN Engines Auch bei MAN stehen bereits Wasserstoff-Motoren auf dem Versuchsprüfstand. INFO Mehr zu alternativen Antrieben für mobile Maschinen und den Fahrzeugbau auf unserer Themenseite: hier.pro/WkxzI oxide bleiben. Denn sie entstehen, wenn der in der Luft enthaltene Stickstoff in eine Verbrennung involviert ist. Das Problem ist hier also nicht der Treibstoff. Daher braucht es weiterhin eine Abgasnachbehandlung, die aber wesentlich kleiner dimensioniert sein kann und ohne Partikelfilter auskommt. Den klassischen Diesel vernachlässigt Deutz dabei natürlich nicht, auch hier ist inzwischen die komplette Palette für Biokraftstoffe (HVO) geeignet. Zudem werden gegen Ende des Jahrzehnts die neuen Abgasnormen in den USA erwartet, was in Europa dann entsprechend adaptiert wird. Daran arbeitet Grzeschiks Team natürlich heute schon: „Wir gehen davon aus, dass wir am Grundmotor wenig ändern müssen. Stattdessen werden verbesserte Konzepte für die Abgasnachbehandlung erwogen, die auch bei eigentlich zu kalten Abgasen sehr wirksam sind.“ Biogas als Treibstoff New Holland hat bereits 2009 einen Traktor mit Wasserstoff-Antrieb vorgestellt. Leider ist die Brennstoffzelle aber hinsichtlich der notwendigen Serienreife noch nicht so weit, wie man sich das gewünscht hätte. Zudem benötigt diese sehr niedrige Kühlsystemtemperaturen: Wo beim Verbrenner 100 bis 110 °C möglich sind, sollten hier unter 40 °C an der kalten Seite ankommen, max. sind 55 °C möglich. Das würde ein technisch aufwändiges Kühlsystem bedeuten. New Holland forciert daher seit 2010 die Entwicklungen für den Einsatz von Biomethan. Die ersten Schritte mit kleinvolumigen Ottomotoren waren für Traktoren aber leider weniger erfolgversprechend. Die Konzernmutter CNH mit der Motoreneinheit FPT hat aber bereits tausende Erdgas-Motoren auf Diesel-Basis im Einsatz. 2013 griffen die Ingenieure daher ins eigene Regal zum 6l-Iveco-Motor aus dem Lkw. Das Resümee: Gute Leistung, aber von unten raus schwach auf der Brust. Also entschloss man sich zur kompletten Neuentwicklung auf Basis des 6,7-l-NEF-Diesels, der bereits im Traktor T6.175 steckte. Der Block blieb dabei unverändert, die erforderliche Brennraumform realisierte man über neue Kolben. „Für die Kraftstoffversorgung wurde eine Multi-Point-Einspritzung und damit quasi das Commonrail für CNG-Motoren entwickelt“, erklärt Klaus Senghaas, der bei New Holland den Bereich alternative Kraftstoffe betreut. Dafür wird die Gaszusammensetzung im Brennraum gemessen, was man sich aus dem Rennsport von Ferrari abgeschaut habe. Das verhindere den Methanschlupf, also das Entweichen von unverbranntem Gas in die Luft. Das Klopfen kann dadurch ebenfalls ohne Sensoren verhindert werden. Die Abgastemperatur ist höher als beim Diesel, weshalb der Kopf aus höherwertigem Material gefertigt werden musste. Der Turbo ist zudem wassergekühlt. Das bisher übliche Kühlsystem reicht dafür aber aus. „Die Leistungsdaten sind dem Diesel ebenbürtig, er ist sogar noch etwas spritziger“, so Senghaas. Außerdem ist er leiser und kommt daher ohne Schalldämpfer aus. Partikelfilter und SCR-Kat sind ebenfalls nicht notwendig, lediglich ein normaler 3-Wege-Kat reinigt die Abgase. Der so entstandenen Platz kommt dem Gastank zugute. Denn CNG bzw. Biomethan braucht bei 200 bar etwa das 4,2-fache Tankvolumen des Diesels. Für längere Einsätze muss daher ein Zusatztank an die Traktorfront montiert werden. Der Schlepper ist bereits zu haben und läuft in Bassildon regulär mit vom Band. Der größere T7 soll zudem als LNG-Ver - sion kommen: Dazu wird Biomethan bei -162 °C verflüssigt, was nahezu dieselbe Energiedichte wie Diesel erreicht – dafür müssen aber isolierte Tanks verbaut werden. Das Projekt steckt aber noch in den Kinderschuhen. Bei MAN arbeitet man ebenfalls an klimafreundlicheren Motorenkonzepten: „Auch künftig wird es die Hauptaufgabe sein, den Verbrauch weiter zu reduzieren, da das den größten Effekt hat: Der Nutzer spart Kraftstoff und gleichzeitig werden weniger Abgase produziert“, sagt Werner Kübler, Head of Engineering bei MAN Engines. Der Motorenbauer ist vor allem im Bereich über 250 PS unterwegs, wobei in Erntemaschinen die Pferdestärken inzwischen auch schon vierstellig geworden sind. Gerade hier sei aus Platzgründen eine hohe Energiedichte gefragt, die aktuell nur flüssige Kraftstoffe bieten könnten. Daher sieht 24 KEMKonstruktion » 05 | 2023
www.tbwom.de auch Kübler die Verbrennungsmotoren noch lange nicht im aus, da sie diese Treibstoffe – egal ob fossil oder ökologisch erzeugt – nutzen können. Die Technologie für alternative Kraftstoffe bzw. Antriebe habe man im Portfolio, egal ob für Biomethan bzw. Erdgas, Methanol oder Wasserstoff. „Viel wichtiger ist die Frage, ob der Fahrzeugbauer diese auch integrieren kann und ob dessen Kunde – der Landwirt – die notwendige Infrastruktur für den Einsatz bei sich vorfindet.“ Das Nadelöhr sieht Kübler ebenfalls im Tank, der sich bei Wasserstoff und Co. derzeit noch keine Tagesration für den Acker einverleiben kann. Denn Wasserstoff in der üblichen Speicherform von 700 bar benötigt das doppelte Volumen im Vergleich zum Biomethan bei gleicher Energieausbeute, im Vergleich zum Diesel müssten die Tanks theoretisch mehr als das zehnfache Volumen aufweisen. „Wir stehen also mit Motorlösungen grundsätzlich parat, der Fahrzeugmarkt und die Infrastruktur für die Kraftstoffe ist aber wohl noch nicht ganz bereit dafür“, so Kübler. Heute wird ein Mähdrescher möglichst zeiteffizient und einfach am Feldrand mit Diesel betankt. Das mit Biomethan oder Wasserstoff mobil zu realisieren, ist aufwendig und schwierig machbar – und damit neben der geringen Speichermenge im Fahrzeug ein weiterer Hemmschuh. „Generell sind unsere Kunden händeringend auf der Suche nach klimafreundlichen Motoren. Die physikalischen Gegebenheiten möglicher Antriebe sind allerdings mit den speziellen Anforderungen der Landtechnik an Leistung, Einsatzdauer und Tankmöglichkeiten nicht kompatibel. Denn natürlich wäre ein H 2 -Motor ideal, wenn er mit dem gleichen Tankvolumen wie der Diesel zurecht - käme – das geht aber eben nicht“, verdeutlicht Kübler die praktischen Probleme mit den gasförmigen Kraftstoffen. Daher sieht man bei MAN für Offroad- Anwendungen wie Agrar- und Baumaschinen trotz der vergleichsweise ungünstigeren Wirkungsgrade der Verbrennungsmotoren eher flüssige Kraftstoffe im Vorteil, was künftig neben dem Diesel auch HVO und aus klimaneutralem Strom erzeugte E-Fuels sein können. Die Herausforderung wird sein, dass die Agrarmaschinenhersteller zwar H2-Motoren und Brennstoffzellen kaufen könnten, den dafür notwendigen Kraftstoff aber derzeit nur schwer auf den Fahrzeugen in ausreichenden Mengen gelagert bekommen. www.fendt.com www.newholland.com www.man.de www.liebherr.de www.deutz.de worldwide Go for Metallurgy! 12 – 16 June Düsseldorf Germany The Bright World of Metals. Das Top-Event rund um Gießereitechnologie, Metallerzeugung und -verarbeitung sowie Thermoprozesstechnik. Technologien für eine klimaschonende und nachhaltig erfolgreiche Metall industrie. Mit ecoMetals und ecoMetals Trails – Pfade zu Dekar bo nisierung + Circular Economy. Synergie im Verbund Schnittstellen für Know-how-Transfer: Die Technologieforen auf GIFA, METEC, THERMPROCESS und NEWCAST. See you in Düsseldorf! 2023 The Bright World of Metals Technologies Processes Applications Products Messe Düsseldorf GmbH Postfach 10 10 06 _ 40001 Düsseldorf _ Germany KEMKonstruktion » 05 | 2023 25 www.messe-duesseldorf.de Tel. +49 211 4560 01 _ Fax +49 211 4560 668
