Integration von Wasserstoff-Verbrennungsarchitekturen in schwere Nutzfahrzeugplattformen

Die technische Kooperation integriert emissionsfreie Komponenten für die Versorgung mit gasförmigem Kraftstoff in bewährte großvolumige Dieselantriebe. Die Partnerschaft passt seriengefertigte Nutzfahrzeugplattformen an den Einsatz von Wasserstoff-Verbrennungsmotoren an und richtet sich dabei an Fernverkehrsflotten, den schweren Straßengüterverkehr sowie industrielle Logistiknetzwerke.

Infrastrukturbelastung und Nutzlastbeschränkungen im schweren Fernverkehr
Die Dekarbonisierung schwerer Nutzfahrzeuge stößt bei ausschließlicher Nutzung batterieelektrischer oder brennstoffzellenbasierter Antriebe auf erhebliche technische Herausforderungen. Batterieelektrische Konfigurationen führen zu einem erheblichen Gewichtszuwachs, wodurch sich die maximal zulässige Nutzlast verringert. Brennstoffzellensysteme hingegen erfordern komplexe Wärmemanagementsysteme sowie hochreine Wasserstoffversorgung, um eine Schädigung der Katalysatoren zu vermeiden.

Darüber hinaus belastet der großflächige Einsatz elektrischer Fahrzeugflotten die lokalen Stromnetze erheblich. Der Aufbau von Ladeinfrastrukturen im Megawattbereich erfordert umfangreiche Erweiterungen der Hochspannungsnetze. Um eine schnelle Markteinführung ohne tiefgreifende Änderungen bestehender Produktionslinien zu ermöglichen, benötigt die Nutzfahrzeugindustrie robuste und weniger komplexe Antriebssysteme, die sich direkt in vorhandene Motorbauräume integrieren lassen.

Saugrohreinspritzung und modularer Umbau
Das gemeinsame Engineering-Konzept wandelt serienmäßige Diesel-Lkw in Fahrzeuge mit Wasserstoff-Verbrennungsmotoren (HICE) um. Im Rahmen der Arbeitsteilung liefert Daimler Truck vollständig montierte Fahrgestelle und schwere Motorblöcke, während KEYOU die mechanische und softwareseitige Anpassung für die Wasserstoffverbrennung übernimmt.

Die Verantwortlichkeiten werden zwischen den Partnern klar aufgeteilt, um die jeweiligen Kernkompetenzen optimal zu nutzen:

Die Umrüstung basiert auf einem Niederdrucksystem mit Saugrohreinspritzung (Port Fuel Injection, PFI), das gasförmigen Wasserstoff in den Ansaugstrom einbringt. Aufgrund der hohen Flammgeschwindigkeit und des breiten Zündbereichs von Wasserstoff passen die Ingenieurteams die Zylinderkopfgeometrie sowie die Zündzeitpunkte an, um unerwünschte Vorzündungen zu vermeiden. Die modifizierte 12,8-Liter-Motorplattform erreicht eine Leistung von bis zu 350 kW und behält gleichzeitig die mechanische Robustheit und thermischen Eigenschaften des ursprünglichen Schwerlastmotors bei.

Schrittweise Einführung und Aufbau der Flotteninfrastruktur
In der ersten Implementierungsphase werden bereits produzierte Fahrzeuge nachträglich umgerüstet. Das erste kommerzielle Modell, eine 40-Tonnen-Sattelzugmaschine, soll 2027 auf den Markt kommen.

Das technische Konzept umfasst ein integriertes Speichersystem für gasförmigen Wasserstoff mit 350 bar. Dieses versorgt das Einspritzsystem kontinuierlich und ermöglicht unter typischen Einsatzbedingungen im Güterverkehr eine Reichweite von bis zu 650 Kilometern. In weiteren Validierungsschritten sollen bestehende Service- und Wartungsnetzwerke auf ihre Eignung für die Wartung von Hochdruckdichtungen und Zündkomponenten überprüft werden, ohne die Verfügbarkeit der Fahrzeugflotten zu beeinträchtigen.

Quantifizierbare Vorteile und strukturelle Auswirkungen
Die Nutzung einer bestehenden 12,8-Liter-Motorplattform reduziert die Investitionskosten, da vorhandene Fertigungswerkzeuge und Gießereistrukturen weiterverwendet werden können. Die kompakte Bauweise ermöglicht den Einbau in bestehende Motorbauräume, sodass Aerodynamik und Achslastverteilung der Fahrzeuge unverändert bleiben. Durch den Einsatz von 350-bar-Wasserstoffsystemen lassen sich Betankungszeiten erreichen, die mit konventionellen Dieselfahrzeugen vergleichbar sind. Dadurch werden die Einsatzzeiten der Flotten optimiert und die Belastung der Stromnetze reduziert, indem für den schweren Fernverkehr ein zusätzlicher und stabiler Energieträger bereitgestellt wird.

Bearbeitet von Sucithra Mani, Redakteurin bei Induportals – mit Unterstützung von KI angepasst.

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