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MAN präsentiert Wasserstoff-Verbrennungsmotor für Offroad-Anwendungen

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Autor: Sophia Jenke

Der Wasserstoffmotor H4576 als mögliche Lösung für einen CO2-freien Antrieb im PistenBully 800 der Firma Kässbohrer Geländefahrzeuge
© MAN Engines
Man Interalpin Pistenbully

22. November 2023 | MAN Engines hat den Wasserstoffverbrennungsmotor MAN H4576 präsentiert. Er basiert auf einem Dieselmotor. und verfügt über eine Leistung von 500 PS (368 kW). Insbesondere für Landmaschinen und Offroad-Anwendungen stelle der Wasserstoffantrieb eine nachhaltige Alternative zu Diesel- oder auch Brennstoffzellen dar.

MAN Bauteilevergleich

Der H4576 Wasserstoffverbrennungsmotor basiert auf dem D3876 Dieselmotor  © MAN

Die Grundlage für den MAN H4576 bildet der D3876 Dieselmotor. Dieser teilt etwa 80 % seiner Basisbauteile wie Kurbelgehäuse, Kurbelwelle, Pleuel sowie Kühl- und Ölkreislauf inklusive Pumpen, Ölwanne und Filter mit dem neuen Wasserstoffmotor. Nahezu identische Abmessungen der beiden Verbrennungsmotoren sollemn Maschinenherstellern die Integration in bestehende Fahrzeugkonzepte erleichten. Außerdem könne der Wasserstoffverbrennungsmotor dank seiner bereits vorhandenen Technologie schnell auf den Markt gebracht werden.

Eine wichtige Veränderung stelle dagegen die Erhöhung der Bohrung von 138 mm auf 145 mm dar, während der Hub mit 176 mm unverändert bleibt. Diese Modifikation zu einem größeren Hubraum von 16,8 l im Vergleich zu den 15,3 l des D3876 Dieselmotors sei aufgrund der geringeren Leistungsdichte von Wasserstoffmotoren notwendig. Wesentliche Modifikationen habe man zudem an den Komponenten zur Wasserstoffversorgung und -verbrennung, der Motorsteuerung sowie der Abgasregulierung vorgenommen.

Wasserstoffverbrennungsmotor als Dual Fuel Antrieb

Die Wasserstoffversorgung beim H4576 umfasst das System aus neuen Niederdruckleitungen und einem Rail, die den Injektor mit dem benötigten Wasserstoff versorgen. Über eine spezielle Druckregelung werde der Wasserstoffbedarf dosiert, um eine effiziente Verbrennung zu gewährleisten und den Motor optimal mit dem Brennstoff zu versorgen. Der Wasserstoffinjektor diene dabei der Niederdruckdirekteinblasung mit einem Einspritzdruck bis zu 40 bar. Er ist direkt im Brennraum angebracht, um eine höhere Leistung und ein besseres Ansprechverhalten des Motors zu erzielen.

Das speziell abgestimmte Zündsystem soll diese Eigenschaften berücksichtigen und eine zuverlässige Fremdzündung des Wasserstoffgemischs ermöglichen. Das Motorsteuergerät kontrolliert dabei unter anderem die Zufuhr von Wasserstoff und Luft, regelt die Einspritzung und Zündung und passt die Motorparameter kontinuierlich an, was eine sichere und effiziente Verbrennung ermögliche. Im Vergleich zum Dieselmotor werden beim Wasserstoffverbrennungsmotor neue Kolben und Laufbuchsen benötigt, da der Kolbendurchmesser auf 145 mm vergrößert wurde. Mit dem sich daraus ergebenden höheren Hubraum werde mit 500 PS (368 kW) eine ähnliche Performance wie die des Dieselmotors D2676 mit 12,4 Litern Hubraum erzielt. Der neue Turbolader könne mithilfe einer verbesserten Dynamik den Verbrauch reduzieren.

Der H4576 Motor kann auch wie andere MAN-Antriebe als Dual-Fuel-Motor in Kombination mit herkömmlichem Diesel oder alternativen Kraftstoffen betrieben werden. Der MAN Zwölfzylinder-V-Motor D2862 treibt seit Mitte 2022 als Wasserstoff-Dual-Fuel-Motor das Windfarm-Versorgungsschiff Hydrocat 48 an.

Möglicher Einsatz im PistenBully

Die einzigen Emissionen, die als potenzielle Nebenprodukte der H2-Verbrennung auftreten und in nennenswertem Umfang in das Abgas gelangen könnten, sind Stickoxide (NOx). Um diese zu reduzieren, will MAN Engines auf einen neuartigen Verbrennungsprozess und ein Abgasnachbehandlungssystem setzen. Durch diese Kombination erfülle der Motor laut dem Hersteller die Emissionsnormen EU Stufe V bzw. Zero Emission Vehicle (ZEV).

Der Offroad-Fahrzeughersteller Kässbohrer Geländefahrzeuge arbeitet mit dem Motorenhersteller zusammen. Nach eigenen Angaben berücksichtigt der 2023 neu präsentierte PistenBully 800 im Design bereits, dass zukünftig der Wasserstoffverbrennungsmotor Platz findet und entsprechende Schnittstellen zur Verfügung stehen.

“Wasserstoffverbrennungsmotoren sind ein vielversprechender Ansatz, um die Dekarbonisierung von Offroad-Antrieben zu beschleunigen. Sobald der Markt bereit ist, bietet MAN Engines maßgeschneiderte Lösungen”, sagte Mikael Lindner, Head of MAN Engines.

Bereits 1996 zeigte MAN auf der Hannover Messe einen Bus mit Wasserstoffantrieb. Dieser Stadtbus vom Typ SL 202 wurde von einem Erdgasmotor angetrieben, der für den Wasserstoffbetrieb modifiziert worden war.

(Quelle: MAN Engines/2023)

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