Motoren: Wie können wir Diesel sauberer machen?

Die Branche arbeitet auf dasselbe Ziel hin: nachhaltig zu bauen und nachhaltige Ausrüstung zu verwenden. Die Motorenindustrie trägt maßgeblich zu den Emissionen auf Baustellen bei, aber das heißt nicht, dass die Umstellung des Sektors auf nachhaltige Ressourcen sie vollständig verdrängen wird.

Die Entscheidung für sauberere Betriebsmethoden wird letztlich zu einer Reduzierung der Emissionen auf der Baustelle führen. Doch welche Fortschritte und Entwicklungen in der Motorentechnologie werden den Sektor dorthin bringen?

Michael Lefebvre, Manager für globales Marketing und Produktstrategie bei John Deere (Foto: John Deere)

Michael Lefebvre, Manager für globales Marketing und Produktstrategie bei John Deere, sagt, dass wir bei der Betrachtung der Zukunft des Dieselmotors die Motorentwicklung aus zwei Perspektiven betrachten müssen – aus der Perspektive der sauberen Technologie und aus der Perspektive der Effizienz.

„Beide sind von entscheidender Bedeutung, wenn es um die weitere Rentabilität von Verbrennungsmotoren als Teil unseres Nachhaltigkeitsziels als Branche geht“, sagt Lefebvre.

Aus der Perspektive sauberer Technologien sagt Lefebvre, dass wir als Branche im Vergleich zu den Dieselmotoren von vor 30 Jahren große Fortschritte dabei gemacht hätten, die heutigen Dieselmotoren sauberer zu machen, und dass wir auch weiterhin nach Wegen suchen würden, sie noch sauberer zu machen.

„Beispielsweise“, fügt Lefebvre hinzu, „konnten wir dank technologischer Fortschritte wie der selektiven katalytischen Reduktion (SCR) und des Dieselpartikelfilters (DPF) eine deutliche Reduzierung der Stickoxid- (NOx) und Feinstaubemissionen erzielen.“

Zusätzlich zu Investitionen in emissionsarme oder nahezu emissionsfreie Lösungen wie batterieelektrische und Hybridantriebe sowie erneuerbare Kraftstoffe investiert John Deere nach eigenen Angaben auch in die Dieselmotorentechnologie, um Leistung und Effizienz zu verbessern.

Frühere Änderungen der Emissionsvorschriften stellten für Erstausrüster (OEMs) eine Herausforderung dar, wenn es um das Gerätedesign und die neuen Verpackungsanforderungen für emissionskonforme Motoren ging.

Der JD18-Motor von John Deere (Foto: John Deere)

Während sich die Branche auf die nächste Generation von Emissionsstandards vorbereitet, optimiert John Deere nach eigenen Angaben derzeit seine Motortechnologien. Das bedeutet, dass Lösungen entwickelt werden, die Mehrwert für die Kunden schaffen und dazu beitragen, Störungen bei der Einführung neuer Technologien wie Elektroantrieben und erneuerbaren Kraftstoffen zu minimieren.

Bei der Entwicklung seiner neuesten Industriemotoren – JD4, JD14 und JD18 – hat John Deere eigenen Angaben zufolge die Gerätehersteller konsultiert, um mehr darüber zu erfahren, welche Motorverbesserungen bei ihnen ganz oben auf der Liste standen.

Effizienz ist der Schlüssel

Doch ebenso wichtig für unseren Weg zur Nachhaltigkeit ist, was wir tun können, um Dieselmotoren effizienter zu machen.

Laut Lefebvre konzentriert sich die Branche in großem Maße auf den Kraftstoffverbrauch und darauf, was wir tun können, um die CO2-Emissionen zu senken.

In den letzten Jahren hat John Deere mehrere wichtige Verbesserungen umgesetzt, um seine Motorenpalette und Emissionsleistung zu optimieren. Das Unternehmen sagt, dass seine Motoren so konstruiert sind, dass sie niedrige Emissionen bei gleichzeitig optimaler Leistung erzielen.

John Deere hat sorgfältig daran gearbeitet, die Emissionsstandards von Aufsichtsbehörden wie der Environmental Protection Agency (EPA) in den Vereinigten Staaten und den Stufe-V-Standards der Europäischen Union zu erfüllen.

Die neuesten Ergänzungen der Motorenpalette von John Deere – der JD4, JD14 und JD18 – sollen alle die Anforderungen der US-amerikanischen Umweltbehörde EPA Final Tier 4 und der EU-Stufe V erfüllen.

„Wir haben die Möglichkeit, Dieselmotoren durch eine optimierte Motorkonstruktion, verbesserte Verbrennungssysteme und eine optimale Motordimensionierung noch effizienter zu machen. So stellen wir sicher, dass in einer Anwendung die richtige Motor- oder Antriebsgröße zum Einsatz kommt“, sagt Lefebvre.

„Die richtige Dimensionierung trägt dazu bei, die Betriebszeit, Zuverlässigkeit und Kraftstoffeffizienz zu maximieren. Dies verbessert den Gesamtwert für den Kunden, senkt den Kraftstoffverbrauch und reduziert wiederum die Schadstoffemissionen.“

Lefebvre ist überzeugt, dass Dieselmotoren letztlich eine lange Lebensdauer vor sich haben und auch weiterhin bei den härtesten Aufgaben auf der ganzen Welt ihren Dienst tun werden.

Perkins startet Projekt Coeus (Foto: Perkins)

Er fügt hinzu, dass Verbrennungsmotoren zusammen mit Fortschritten im Batteriebereich und bei erneuerbaren Kraftstoffen der Branche dabei helfen werden, sich in der Energielandschaft der Zukunft zurechtzufinden.

Jeder ist Teil des Übergangs

Während sich viele Off-Highway-Lösungen zur Unterstützung der Energiewende auf große Erstausrüster (OEMs) mit umfangreichen Forschungs- und Entwicklungskapazitäten konzentrieren, hat der britische Motorenhersteller Perkins OEMs mit begrenzteren Ressourcen und ihre Rolle bei der Energiewende ins Visier genommen.

Perkins arbeitet mit Equipmake und der Fakultät für Maschinenbau, Elektrotechnik und Fertigungstechnik der Loughborough University in Großbritannien zusammen, um ein fortschrittliches integriertes Multi-Fuel-Hybridaggregat zu entwickeln und herzustellen.

Das im Oktober 2023 auf den Markt kommende Triebwerk soll sein Diesel-Pendant in puncto Leistungsdichte und Ansprechverhalten direkt ersetzen und es einem breiten Spektrum industrieller Erstausrüster im Off-Highway-Bereich – unabhängig von ihrer Größe oder der Anwendung, die sie herstellen – ermöglichen, den Übergang zu kohlenstoffärmeren oder kohlenstofffreien Kraftstoffen wie Wasserstoff, Methanol, Bioethanol und anderen E-Fuels zu beschleunigen und die Elektrifizierung zu nutzen.

Das Unternehmen gibt an, dass das Design mehrere Kraftstoffarten unterstützen wird, wobei zunächst Wasserstoff als Kraftstoff demonstriert wird.

Perkins arbeitet mit Equipmake und der Loughborough University zusammen, um ein fortschrittliches, integriertes Hybrid-Aggregat für mehrere Kraftstoffe auf Basis der 7-Liter-Perkins-1200-Serie zu entwickeln und herzustellen (Foto: Perkins)

Das Projekt mit dem Namen „Project Coeus“ umfasst die Konstruktion, Entwicklung und Herstellung eines Mehrstoff-Drop-in-Hybridantriebsstrangs, der vorhandene Diesellösungen in Geländemaschinen direkt ersetzen und die Geländeindustrie in Großbritannien und weltweit bei der Reduzierung der Treibhausgasemissionen unterstützen wird.

„Wir freuen uns, dass wir uns diese Gelegenheit gesichert haben, die Entwicklung fortschrittlicher Off-Highway-Antriebssystemlösungen zu beschleunigen“, sagte David Goldspink, Vizepräsident und General Manager von Perkins.

„Dieses Projekt wird einige der wichtigsten Herausforderungen der Energiewende in der Off-Highway-Industrie erforschen, Innovationen hervorbringen und Lösungen dafür finden. Zudem soll es den Übergang zu einer Reduzierung des Kohlenstoffausstoßes in diesem wichtigen Sektor unterstützen.“

Wie sowohl Perkins als auch John Deere betonten, wird die Hybridisierung für den Übergang zur vollständigen Nutzung von Batterien von entscheidender Bedeutung sein. Viele Off-Highway-Anwendungen haben einen hohen Energiebedarf, der eine ausschließlich batteriebetriebene Stromversorgung manchmal unpraktisch macht.

Die Hybridisierung bietet jedoch eine Möglichkeit, die CO2-Emissionen zu reduzieren, indem eine Elektrifizierungslösung mit einem Verbrennungsmotor kombiniert wird. Die vielfältigen Bedürfnisse der Off-Highway-Industrie legen nahe, dass die Branche auf dem Weg in eine nachhaltigere Zukunft eine Reihe von Lösungen benötigt, um den Leistungsbedarf für verschiedene Anwendungen und Gerätegrößen zu decken.