Keyou Wasserstoff-Umbau : Rettung für die Diesel-Trucks?

Für Verbraucher eher unsichtbar ist die Industrie im Transportgewerbe momentan in einem ähnlich epochalen Umbruch wie der Pkw-Sektor. Während auf vielen Märkten weltweit bei Transportern, mittelschweren und schweren Lkw auch in Zukunft der Dieselantrieb dominieren wird, muss für zahlreiche Staaten, die dem Verbrenner den Kampf angesagt haben, eine Alternative her. Hier nimmt in jüngster Vergangenheit der batterieelektrische Antrieb enorm an Fahrt auf. Bislang galt diese Lösung angesichts der erzielbaren Reichweite, des hohen Preises und des hohen Eigengewichts für weniger gut geeignet, um schwere Lkw anzutreiben. Doch zahlreiche angekündigte neue Modelle zeigen, dass bei den Fahrzeugherstellern hier ein Umdenken einsetzt. Dennoch wird vielerorts ein weiteres Konzept forciert, die wasserstoffbetriebene Brennstoffzelle, an der zum Beispiel Mercedes mit großem Aufwand entwickelt.

Wasserstoff-Verbrenner als weitere Option

Als dritte Option wirbt das Startup Keyou aus München für den Wasserstoffmotor im Lkw, der das Gas direkt als Treibstoff verbrennt, statt es von einer Brennstoffzelle in Fahrstrom umwandeln zu lassen. Keyou setzt dabei auf die Umrüstung bereits vorhandener Dieselmotoren, was die Entwicklungskosten überschaubar halten soll. Gegründet wurde Keyou von Thomas Korn, der das Thema nicht erst vor kurzem für sich entdeckte: Korn arbeitete als Ingenieur bei BMW an der Entwicklung des BMW Hydrogen 7, der ebenfalls einen Wasserstoff-Verbrenner einsetzte.

Korns Argumente für diese Form des Wasserstoffantriebs sind durchaus nachvollziehbar, vor allem angesichts der Tatsache, dass die Technik für die Wasserstoffspeicherung im Fahrzeug – die Achilles-Ferse beim BMW Hydrogen 7 – seitdem erhebliche Fortschritte gemacht hat. So sei ein Hubkolbenmotor robuster und langlebiger als eine Brennstoffzelle sowie nicht zuletzt erheblich kostengünstiger in der Produktion. Durch die Umrüstung bereits entwickelter Großserienmotoren könne der Wasserstoffantrieb eines Nutzfahrzeugs über einen Verbrenner um den Faktor drei bis vier günstiger ausfallen, als mittels Brennstoffzelle eine Elektromaschine zu betreiben.

Nur einzelne Komponenten am Dieselmotor werden getauscht

Als Wasserstoffspeicher setzt Keyou auf Hochdruck-Tanks mit 350 bar. An den vorhandenen Motoren – prinzipiell lässt sich die Technik auf beliebige Baumuster anpassen – werden bei der Produktion mehrere Komponenten ersetzt. Wichtigstes neues Bauteil ist der Zylinderkopf mit für den Wasserstoffeinsatz angepassten Brennräumen/Verdichtung, Injektoren und Zündanlage. Ersetzt werden außerdem der Turbolader, die Kraftstoffförderung, die Abgasrückführung und -nachbehandlung sowie die Motorsteuerung selbst, eine der Kernkompetenzen bei Keyou. Das Verfahren ist auf Neumotoren abgestimmt, Gebrauchtmaschinen eignen sich aus wirtschaftlichen Gründen nicht für den Wasserstoff-Umbau.

Für die Industrie, Keyou befindet sich nach eigenen Angaben im Gespräch mit zahlreichen Nutzfahrzeugherstellern über den Einsatz der Technik, bedeutet das eine hohe Wertschöpfung im eigenen Unternehmen durch die Verwendung von Großserienmotoren und die Nutzung vorhandener Wartungs-Infrastruktur, bei der die Servicepartner im wesentlichen auf vom Diesel-Lkw vertraute Technik treffen. Dabei sollen die Betriebskosten für die Kunden mit denen aktueller Dieselmodelle vergleichbar sein, auch die Lebensdauer der Motoren mit mindestens 700.000 km soll auf dem Level eines herkömmlichen Lkw-Motors liegen. Die Reichweite mit einer Tankfüllung Wasserstoff kalkuliert Keyou mit über 500 Kilometer, wobei der Tankvorgang im Gegensatz zu einem Elektro-Lkw mit vergleichbarer Reichweite in wenigen Minuten erledigt ist.

Ein weiterer Vorteil der Technik ist deren geringes Gesamtgewicht im Vergleich zu batterieelektrischen Antrieben, weil keine schweren Akkus nötig sind. So bleibt die Nutzlast vergleichbar zur der eines Diesel-Lkw. Um bei den Abgasen das Problem der Schmierölverbrennung zu reduzieren, wurde mit der Nagel Maschinen- und Werkzeugfabrik eine Entwicklungspartnerschaft geschlossen. Der Spezialist für Hon- und Superfinish-Technologien ist laut Keyou ein wesentlicher Faktor beim Erreichen der Entwicklungsziele. Auch das Problem der Stickoxide, der einzigen Abgaskomponente, die bei einem Wasserstoffmotor beachtet werden muss und die sich bei hohen Verbrennungstemperaturen mit dem Luftsticksoff bilden, wurde laut Keyou gelöst.

Aus dem Auspuff kommt nur Wasserdampf

Hierfür wird im gesamten Betriebskennfeld mit Luftüberschuss gearbeitet und dadurch ein so geringer Stickoxid-Ausstoß erreicht, dass die Abgase bereits vor der Nachbehandlung die Grenzwerte der Euro 6-Norm deutlich unterschreiten. Zusätzlich kommt ein speziell für den Wasserstoffmotor entwickeltes Abgasrückführungssystem und ein H2-SCR-Katalysator zum Einsatz. So soll als einziges "Abgas" nur noch Wasserdampf aus dem Auspuff strömen.

Das grundsätzliche Problem für den Wasserstoff-Betrieb von Fahrzeugen bleibt jedoch aktuell dessen Herstellung, die momentan wenig ökologisch zum Großteil über Kohle und Gas realisiert wird. Doch hier ist speziell vor dem Hintergrund des russischen Angriffskriegs auf die Ukraine und der deshalb geplanten Abkehr von aus Russland gelieferten fossilen Brennstoffen viel Bewegung in das Thema "grüner" Wasserstoff gekommen, der aus erneuerbaren Energien gewonnen wird. Ein wichtiger Aspekt ist außerdem der zügige Ausbau der Infrastruktur zum Tanken von Wasserstoff. Ob sich am Ende für schwere Nutzfahrzeuge der batterie-elektrische Antrieb, die Brennstoffzelle als Stromquelle oder der klassische, mit Wasserstoffgas betriebene Verbrenner durchsetzt, wird die Zukunft zeigen müssen. Das Rennen ist offen.