WaVe - Entwicklung und prototypische Erprobung von Wasserstoff-Verbrennungsmotoren als emissions-minimierende Antriebssysteme für Nutzfahrzeuge im Medium-Duty Segment

Abstract

Das Verbundvorhaben WaVe (2021–2024) adressierte die Entwicklung und prototypische Erprobung wasserstoffbetriebener Verbrennungsmotoren als emissionsminimierende Antriebssysteme für Nutzfahrzeuge im Medium-Duty-Segment. Vor dem Hintergrund begrenzter Einsatzmöglichkeiten batterieelektrischer und brennstoffzellenbasierter Antriebe insbesondere im Arbeits- und Off-Road-Bereich wurde ein technologieoffener Ansatz verfolgt. Ziel war die Entwicklung eines ganzheitlichen Wasserstoff-Antriebssystems, bestehend aus Verbrennungsmotor, Wasserstoffspeicher- und Versorgungssystemen (CGH₂ und LH₂), Motorsteuerung, Abgasnachbehandlung sowie umfassenden Sicherheitskonzepten. In einem Konsortium aus 18 Partnern aus Industrie und Wissenschaft wurden sowohl PFI- als auch DI-Brennverfahren entwickelt, auf Prüfständen validiert und in Demonstratorfahrzeugen (UNIMOG und Raupenfahrzeug) unter realen Einsatzbedingungen erprobt. Die Ergebnisse belegen die technische Machbarkeit, einen stabilen Betrieb, reduzierte Emissionen und gesteigerte Wirkungsgrade. Damit zeigen wasserstoffbetriebene Verbrennungsmotoren ein hohes Potenzial als wirtschaftliche und praxisnahe Antriebslösung für Medium-Duty-Nutzfahrzeuge. The joint research project WaVe (2021–2024) addressed the development and prototype validation of hydrogen-fueled internal combustion engines as low-emission propulsion systems for medium-duty commercial vehicles. Against the backdrop of limited applicability of battery-electric and fuel-cell-based drivetrains—particularly in working and off-road applications—a technology-neutral approach was pursued. The objective was the development of an integrated hydrogen propulsion system comprising the internal combustion engine, hydrogen storage and supply systems (CGH₂ and LH₂), engine control, exhaust aftertreatment, and comprehensive safety concepts. Within a consortium of 18 partners from industry and academia, both PFI and DI combustion concepts were developed, validated on test benches, and evaluated in demonstrator vehicles (UNIMOG and a tracked vehicle) under real-world operating conditions. The results demonstrate technical feasibility, stable operation, reduced emissions, and increased efficiency. Thus, hydrogen-fueled internal combustion engines show high potential as a cost-effective and practical propulsion solution for medium-duty commercial vehicles.