HZwo: HyWheelTank
Integration und Erprobung einer radintegrierten Energiespeicherlösung für schwere mobile Arbeitsmaschinen am Beispiel eines Radladers
| Finanzierung: | Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE), Sächsischen Aufbaubank (SAB) |
| Förderkennzeichen: | 100807190 |
| Partner: |
Hörmann Vehicle Engineering GmbH (Konsortialführer) |
| Laufzeit: | 06/2026 - 10/2028 |
| Kontakt: |
Motivation
Der Einsatz von Wasserstoff als Energieträger für schwere Baumaschinen gewinnt vor dem Hintergrund der erforderlichen Dekarbonisierung und der Erreichung der Klimaziele zunehmend an Bedeutung. Ein Technologiewechsel hin zu emissionsarmen Antriebskonzepten bietet daher ein entsprechend hohes Potenzial zur Reduzierung der Emissionen. Wasserstoffbasierte Antriebssysteme für Radlader, Muldenkipper und Bagger stellen hierbei eine vielversprechende Alternative dar. Führende Maschinenhersteller verfolgen bereits intensiv unterschiedliche technologische Pfade.
Herausforderung
Eine zentrale, bislang nicht hinreichend gelöste technische Herausforderung für die breite Einführung dieser Technologie besteht in der Integration der erforderlichen Wasserstoffspeicherkapazität in die Maschine. Mit den derzeit verfügbaren Speichertechnologien lässt sich bislang nicht annähernd die gleiche Betriebsdauer wie bei konventionell dieselbetriebenen Maschinen realisieren. Lange und möglichst unterbrechungsfreie Einsatzzeiten sind jedoch eine wesentliche Voraussetzung für einen wirtschaftlichen und praxistauglichen Baustellenbetrieb. Eine wesentliche Ursache hierfür ist die im Vergleich zu Diesel geringe volumetrische Energiedichte von gasförmigem Wasserstoff. Die hierfür erforderlichen Hochdruckspeicher weisen entsprechend große Bauvolumina auf und lassen sich nur eingeschränkt in die bestehenden, ohnehin stark begrenzten Bauräume moderner Baumaschinen integrieren. Um die erforderliche Speicherkapazität dennoch in die vorhandenen Fahrzeugstrukturen integrieren zu können, sind daher neuartige Speicherkonzepte und Ansätze zur Erschließung zusätzlichen Bauraums erforderlich.
Technischer Ansatz
Ein vielversprechender Ansatz sind ringförmige Wasserstoffdruckspeicher, die insbesondere bei mobilen Arbeitsmaschinen in bestehende Strukturelemente, beispielsweise die Rad- bzw. Felgenstruktur, integriert werden können. Dadurch lässt sich bislang ungenutzter Bauraum zusätzlich für die Wasserstoffspeicherung erschließen, ohne die äußeren Abmessungen der Maschine zu vergrößern. Dies ermöglicht eine Erhöhung des insgesamt verfügbaren Speichervolumens und trägt damit zur Verlängerung der Betriebsdauer sowie zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit wasserstoffbetriebener mobiler Arbeitsmaschinen bei.
Konzeptentwurf zur Integration ringförmiger Wasserstoffdruckspeicher in einen Radlader.
Eine Veränderung der bestehenden Radstruktur durch den innovativen H₂-Speicher beeinflusst jedoch das Traktions-, Schwingungs- und Rad-Boden-Verhalten mobiler Arbeitsmaschinen. Im Rahmen des Teilvorhabens der Professur für Baumaschinen werden die Auswirkungen auf Traktion, Rollwiderstand und Fahrkomfort mithilfe von Simulationsmodellen quantitativ untersucht und bewertet. Darüber hinaus wird mittels einer Parametereinflussanalyse die Übertragbarkeit des Konzepts auf weitere Maschinenklassen untersucht. Parallel dazu erfolgt die Integration der neu entwickelten H₂-Speicherlösung in einen 24-t-Radlader sowie deren Validierung unter realen Einsatzbedingungen.
