An der HTA-FR wird ein in Europa einzigartiger Motorenprüfstand eingeweiht
Das Sustainable Engineering Systems Institute (SeSi) der HTA-FR weiht einen europaweit einzigartigen Motorenprüfstand ein, auf dem alternative Treibstoffe, insbesondere auch Wasserstoff, getestet werden können.
Die an der HTA-FR installierte Prüfinfrastruktur, die bereits in Betrieb ist und am 8. November 2021 eingeweiht wird, besteht aus Motorenprüfständen und Messgeräten. Sie ermöglicht die Prüfung von Ein- oder Mehrzylindermotoren, die mit alternativen (CO2-neutralen) flüssigen oder gasförmigen Treibstoffen betrieben werden; insbesondere können auch mit Wasserstoff betriebene Motoren getestet werden. Ausgehend von den Prüfergebnissen können die Einstellungen oder Komponenten der Motoren optimiert werden, um die Leistung zu verbessern und die Emissionen zu verringern. Der Wasserstoffmotor ist eine vielversprechende Alternative für viele Anwendungen, bei denen Elektromotoren keine ausreichende Leistung bieten, vor allem was die Reichweite betrifft.
Eine europaweit einzigartige Prüfanlage
Der Prüfstand und seine Komponenten wurden zu 90 % von Christian Nellen, Professor und Leiter der Forschungsgruppe Verbrennungsmotoren, und seinem Team entwickelt. Diese «hausgemachte» Anlage wurde so konzipiert, dass sie möglichst vielseitig einsetzbar ist, insbesondere auch für den Betrieb mit Wasserstoff und von Motoren mit einer Leistung von 1 kW bis 400 kW. Gemäss Experten ist der Prüfstand aufgrund dieser Modularität einzigartig in Europa.
«Dank diesem Prüfstand kann die Leistung von Motoren in aller Sicherheit ermittelt und optimiert werden. Wir wollen eine möglichst hohe Motorleistung und -effizienz erzielen und die
Emissionen so weit wie möglich reduzieren. Das Testen ist wichtig; es dient dazu, die Simulationsergebnisse zu validieren, bevor die Optimierung wenn nötig fortgesetzt wird. Wir können nun simulieren, entwerfen, Prototypen bauen und testen. Dieser letzte Schritt muss immer durchgeführt werden, bevor ein Motor in ein Fahrzeug eingebaut wird.», erklärt Christian Nellen.
Für Forschung und Lehre
Diese Motorenprüfstände sind ein hervorragendes Lehrmittel für die Studierenden der Vertiefungsrichtung Antriebstechnik des Studiengangs Maschinentechnik der HTA-FR. Die Vertiefungsrichtung entstand dank der fruchtbaren Zusammenarbeit zwischen LMB (Liebherr Machines Bulle) und der HTA-FR. Die Prüfstände werden auch vom Institut SeSi genutzt – bei der Entwicklung alternativer Lösungen zu den elektrischen Technologien, insbesondere wenn es darum geht, herkömmliche Brennstoffe durch Wasserstoff zu ersetzen.
Eine Alternative zum Elektromotor
Im Transportsektor gibt es gewisse Anwendungen mit schweren Lasten, z. B. Busse, Lastwagen, Baumaschinen und Schiffe, für welche Elektromotoren vor allem aufgrund der geringeren
Reichweite weniger geeignet sind. Der Wasserstoffmotor stellt eine gute Lösung dar, weil er kein CO2 ausstösst. Zudem wird eine bewährte Technologie verwendet, jene des Verbrennungsmotors, der im Gegensatz zu Elektrobatterien und Brennstoffzellen vollständig und leicht recycelbar ist.
Zurzeit läuft ein vom Bundesamt für Verkehr (BAV) finanziertes Projekt zum Betrieb von TPFBussen mit Wasserstoff, das die HTA-FR in Zusammenarbeit mit den TPF durchführt; weitere
Finanzierungsanträge wurden bereits gestellt. Um die bestehenden Motoren an diesen alternativen Treibstoff anzupassen, braucht es die Prüfstände der HTA-FR.
Im Rahmen des TPF-Projekts realisiert das Institut SeSi in Zusammenarbeit mit FPT (Fiat Powertrain Technologies) in seinen eigenen Entwicklungslabors und Werkstätten die komplette Entwicklung eines Wasserstoffmotors.
