Einspritzkonzepte für H2 + E-Fuels - Liebherr

Klimafreundliche Alternativen zu fossilen Kraftstoffen

Wasserstoff

Wasserstoff ist als Kraftstoff bislang hauptsächlich in der Kombination mit Brennstoffzellen bekannt. Ebenso lässt er sich aber auch als Energiespeicher in Verbrennungsmotoren einsetzen und verspricht dabei absolute CO2-Neutralität.

Die Herstellung von Wasserstoff erfolgt mittels Elektrolyse. Hierbei wird Wasser mithilfe von Strom in seine Bestandteile Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) gespalten. Der nicht verwendete Sauerstoff geht zurück in die Umgebung, während der gewonnene Wasserstoff als Kraftstoff eingesetzt wird.

Beim Verbrennungsprozess gilt Wasserstoff schon heute als CO2-neutral.

Klimafreundliche Alternativen zu fossilen Kraftstoffen

Synthetischer Kraftstoff

Synthetischer Kraftstoff wird aus Wasserstoff und Kohlendioxid (CO2) gewonnen.

Dabei erfolgt zunächst die Elektrolyse von Wasser und dessen Aufspaltung in Sauerstoff und Wasserstoff. In einem weiteren Verarbeitungsschritt wird der gewonnene Wasserstoff mit Kohlendioxid angereichert. Als Endprodukt entsteht synthetischer Kraftstoff, der je nach Grad der Weiterverarbeitung flüssig oder gasförmig eingesetzt werden kann.

Da für die Herstellung von Wasserstoff und synthetischen Kraftstoffen Strom notwendig ist, spricht man hier auch von E-Fuels, strombasierten Kraftstoffen oder Power-to-X.

Saubere Herstellung

Das Prädikat Umweltfreundlichkeit verlangt von alternativen Kraftstoffen neben des CO2-freundlichen Betriebs auch eine klimaneutrale Herstellung.

Für den Herstellungsprozess von Wasserstoff unabdingbar ist die Gewinnung von Strom aus regenerativen Quellen wie beispielsweise Solar-, Wind- oder Wasserkraft. Idealerweise lässt sich hier sogar überschüssiger bzw. nicht unmittelbar benötigter Strom verwenden.

Im Vergleich zur Wasserstoffverbrennung wird bei der Verbrennung synthetischer Kraftstoffe immer noch ein geringer Anteil Kohlendioxid freigesetzt. Dieser findet in der Wertschöpfungskette zur Herstellung von E-Fuels wieder seinen Einsatz. Zusätzlich benötigte CO2-Mengen können aus unsere Umgebungsluft oder Industrieabgasen abgeschöpft werden.

H2 und E-Fuels im Einsatz

Während sich batterieelektrische Antriebe vor allem im PKW-Bereich immer stärker durchsetzen, eignen sich Verbrennungskonzepte mit alternativen Kraftstoffen in erster Linie für den Bereich schwerer Nutzfahrzeuge sowie für Marine- oder Luftfahrtanwendungen.

Vorteile

• hohe Energiedichte für hohe Reichweiten bei leistungsstarken Endanwendungen

• sehr gute Speichermöglichkeiten von alternativen Kraftstoffen

• ideal für den Einsatz in Gebieten ohne durchgängige Stromversorgung

• schnelle Betankung für sofortigen Wiedereinsatz der Fahrzeuge und Maschinen

• umweltfreundliche Alternative für Applikationen, in denen Elektroantriebe nur unter starken Einschränkungen realisierbar sind

Verbrennungstechnologie: nachhaltig und wettbewerbsfähig

Klimafreundliche Mobilität impliziert neben neuesten Antriebstechnologien und CO2-freundlichen Kraftstoffen auch die Berücksichtigung der bestehenden Endanwendungen. Was geschieht beispielsweise mit der vorhandenen LKW-Flotte, die noch für viele Jahre einsatzfähig ist? Muss diese nun komplett ausgetauscht werden? Hier bieten Verbrennungskonzepte mit H2 und E-Fuels eine nachhaltige Alternative. Während das grundlegende Motorkonzept beibehalten bleiben kann, lassen sich kraftstoffspezifische Einspritzsysteme mit vertretbarem Entwicklungsaufwand in die Motorarchitektur integrieren.