Gasmotoren für Wasserstoff-Kraftwerke: Herausforderung Verbrennungsanomalien
Wasserstoff hat gegenüber Erdgas einige Besonderheiten, die für Gasmotoren berücksichtigt werden müssen. Daran arbeitet nun ein Konsortium.
(Bild: Rolls-Royce)
Für den Plan, dezentrale Gaskraftwerke ab 2035 überwiegend mit grünem Wasserstoff zu betreiben, fehlen momentan noch ausgereifte und ausreichend effiziente Antriebe. Deshalb arbeiten der britische Motorenhersteller Rolls-Royce zusammen mit der TU München, Mahle Industriemotoren-Komponenten, Fuchs Schmierstoffe und Bosch an einem Gasmotor, der für größere Kraftwerke geeignet ist. An dem Verbundprojekt Phoenix genannten Vorhaben ist auch die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) beteiligt. Das für drei Jahre angelegte Projekt wird vom deutschen Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz mit insgesamt fast 5 Millionen Euro finanziert.
Das Konsortium will ein Technologie- beziehungsweise Motorkonzept entwickeln, das beim Wasserstoffbetrieb in Wärme- und Kraft-Kopplungssystemen (KWK) die gleiche Leistungsdichte und den gleichen Wirkungsgrad wie beim Erdgasbetrieb erreicht; und zwar im Leistungsbereich von bis zu 2,5 Megawatt. Das Projekt läuft seit Ende Juni, die BAM schildert jetzt einige Herausforderungen der Entwicklung.
Anomalien
Eine Herausforderung seien insbesondere sogenannte Verbrennungsanomalien: "Bei Wasserstoff ist im Vergleich zu Erdgas die Neigung zu Anomalien, wie z.B. zur Vorentflammung höher", erklärt Enis Askar vom Wasserstoff-Kompetenzzentrum der BAM. Der Motor zünde zu früh und es entstünden hohe Druckspitzen. Dies könne den Wirkungsgrad des Motors und seine Lebensdauer negativ beeinflussen. "Wir untersuchen vor allem, welche Rolle der Schmierstoff bei diesem Vorgang hat, und testen verschiedene Schmierstoff-Zusammensetzungen, die im Projekt entwickelt werden", sagt Askar laut einer Mitteilung.
Koordiniert wird das Projekt von Rolls-Royce, das bereits einen gasbetriebenen Verbrennungsmotor entwickelt hat, der Wasserstoff als Kraftstoff verwenden kann, allerdings nur in kleinerem Rahmen. Die BAM erforscht auch, ob der Schmierstoff seine eigentlichen Aufgaben Schmierung und Schutz gegen Verschleiß auch zuverlässig in einer Wasserstoffumgebung erfüllt – diese sei anspruchsvoll. Die BAM hat dafür spezielle Testeinrichtungen, die die Untersuchung der tribologischen Eigenschaften (Tribologie, Reibungslehre) in Wasserstoff-Atmosphäre ermöglichen.
(anw)