Verbundprojekt: Großmotoren hoher Leistungsdichte für den Wasserstoffbetrieb (HydroPoLEn); Teilvorhaben: Verbrennungs- und Gemischbildungskonzepte zur Erhöhung der Leitungsdichte wasserstoffbetriebener Großmotoren

Abstract

Im Verbundprojekt HydroPoLEn untersuchte das WTZ Roßlau innovative Verbrennungs- und Einblaskonzepte für wasserstoffbetriebene Großmotoren. Dabei wurden Mono- und Dual-Fuel-Betriebsstrategien am Einzylinderforschungsmotor experimentell analysiert. Mittels Endoskopie konnten dabei erstmals Verbrennungsanomalien am befeuerten Medium-Speed-Wasserstoffmotor optisch erfasst werden. Außerdem wurde ein innovativer Wasserstoff-Injektorprüfstand entwickelt. Dieser ermöglicht die Charakterisierung von Wasserstoffinjektoren unter realen Betriebsbedingungen bis 80 bar und bildet eine wichtige Grundlage für die Weiterentwicklung wasserstoffbasierter Brennverfahren. Die Ergebnisse bestätigen grundsätzlich die Eignung von Wasserstoff für Großmotoren, zeigen jedoch weiteren Entwicklungsbedarf hinsichtlich Verbrennungsstabilität, Einspritztechnik und tribologischer Systeme. Gleichzeitig konnte das WTZ seine Kompetenzen und Forschungsinfrastruktur im Bereich Wasserstoffmotoren deutlich ausbauen. Within the joint research project HydroPoLEn, WTZ Roßlau investigated innovative combustion and injection concepts for hydrogen-powered large-bore engines. Mono-fuel and dual-fuel operating strategies were experimentally analysed using a single-cylinder research engine. By means of endoscopic measurement techniques, combustion anomalies in a fired medium-speed hydrogen engine were optically detected for the first time. In addition, an innovative hydrogen injector test bench was developed. This test facility enables the characterisation of hydrogen injectors under real operating conditions at pressures of up to 80 bar and provides an important basis for the further development of hydrogen-based combustion processes. The results generally confirm the suitability of hydrogen for large-bore engine applications, while also highlighting the need for further development with regard to combustion stability, injection technology and tribological systems. At the same time, WTZ was able to significantly expand its expertise and research infrastructure in the field of hydrogen engines.