Ab 2035 sollen Gaskraftwerke überwiegend auf grünen Wasserstoff umgestellt werden. Derzeit mangelt es jedoch an technisch ausgereiften Motoren, die für diesen nachhaltigen Energieträger geeignet sind. Um diese Lücke zu schließen, haben die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) und Rolls-Royce Power Systems das Kooperationsprojekt Phoenix ins Leben gerufen. In diesem Projekt soll ein Prototyp für eine neue Generation von Wasserstoffmotoren entwickelt werden. Das Ziel ist es, einen Motor zu schaffen, der im Wasserstoffbetrieb dieselbe Leistungsdichte und Effizienz wie ein erdgasbetriebener Motor erreicht.
Im Rahmen des Projekts Phoenix (Performance Hydrogen Engine for Industrial and X) wird eine innovative Generation von Wasserstoffmotoren für Gaskraftwerke entwickelt. Diese Motoren sollen erstmals die gleiche elektrische und thermische Leistung (Leistungsdichte und Wirkungsgrad) wie aktuelle Erdgasmotoren erbringen. Ziel ist es, die geplanten 10 GW an Gaskraftwerken bis 2040 vollständig auf Wasserstoffbetrieb umzustellen.
Neue Komponenten für mehr Effizienz
Das dreijährige Verbundprojekt Phoenix hat das Ziel, ein ausgereiftes Technologiekonzept für einen Prototyp eines Wasserstoffmotors zu entwickeln. Beteiligt sind die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Rolls-Royce Power Systems, die TU München, MAHLE Industriemotoren-Komponenten GmbH, FUCHS Schmierstoffe GmbH sowie der Bosch-Geschäftsbereich Large Engine. Gefördert wird das Projekt mit fast 5 Millionen Euro vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz.
Die Projektpartner arbeiten daran, alle notwendigen Komponenten für den hocheffizienten Wasserstoffmotor neu zu konstruieren, einschließlich des Einblasesystems, der Kolbengruppe und des Zündsystems. Eine besondere Herausforderung ist die Entwicklung spezieller Schmierstoffe, die für die Wasserstoffverbrennung geeignet sind.
Ein zentrales technisches Problem ist die Anfälligkeit für Verbrennungsanomalien bei Wasserstoffmotoren. „Wasserstoff neigt im Vergleich zu Erdgas stärker zu Vorentflammungen, was zu hohen Druckspitzen führen kann“, erklärt Enis Askar vom Wasserstoff-Kompetenzzentrum der BAM. Diese Anomalien können den Wirkungsgrad und die Lebensdauer des Motors negativ beeinflussen. Das Projekt untersucht daher die Rolle der Schmierstoffe bei diesen Vorgängen und testet verschiedene Zusammensetzungen, um optimale Ergebnisse zu erzielen.
