JCB // Vorreiter in der Entwicklung neuer Wasserstoffmotorentechnologie

Innovationen sind der Motor und die dauerhafte Bestandsberechtigung für jedes Unternehmen. Konsequente Entwicklungen, die dem Kunden einen permanenten Vorteil und einen erkennbaren Nutzen erbringen. Alternative Antriebstechnologien entwickeln und zur alltagstauglichen Einsetzbarkeit zu bringen hat mittlerweile bei allen Maschinenherstellern einen sehr hohen Stellenwert.

Die bereits begonnenen „Road to Zero Emission“, die zukünftige, nachhaltige Strategie zu Antrieben mit Null-Emissionen, hat JCB konsequent weitergeführt und mit der Präsentation des ersten serienreifen Wasserstoffmotors einen weiteren Meilenstein erreicht.

Erster Wasserstoffmotor als weiterer Entwicklungsmeilenstein

Welche Innovationskraft bislang investiert und welche Entwicklungsschritte bereits gemacht wurden, konnte ein ausgewählter Redakteurskreis Anfang März beim europaweit größten Hersteller für Baumaschinen JCB in England in Augenschein nehmen. „No place for the second best“ – seit der Gründung im Jahre 1945 gilt bei der Produktentwicklung immer der gleiche Grundsatz von Joseph Cyril Bamford, welcher auch hier wieder eindrucksvoll unter Beweis gestellt werden konnte.

Als eindrucksvoller Meilenstein dieser Entwicklungspolitik zeigt sich der erste serienreife Wasserstoffmotor, bei dessen erstmaliger Präsentation das Treffpunkt.Bau-Redaktionsteam persönlich im englischen JCB Power System Werk in Derby anwesend war. Einer breiten Öffentlichkeit wurde der Motor erstmalig eine Woche später auf der CONEXPO-CON/AGG in Las Vegas vorgestellt.

100 Millionen Pfund erfolgreich in die Zukunft investiert

Die 100-Millionen-Pfund-Investition von JCB in das Projekt zur Herstellung hocheffizienter Wasserstoffmotoren läuft bereits auf Hochtouren. Erste Schritte in Richtung der neuen Wasserstofftechnologie wurden bereits 2020 eingeleitet und ein erster, konsistent laufender Prototypenmotor entwickelt. Seit der finalen Entwicklungsentscheidung zu Beginn des Jahres 2022 arbeitete ein Team von 100 Ingenieuren verstärkt an diesem komplexen Projekt. Mittlerweile ist bereits der 50. JCB Wasserstoffverbrennungsmotor im Rahmen des Entwicklungsprozesses vom Band gelaufen. „Das JCB-Ingenieurteam hat bei der Entwicklung des Wasserstoffmotors fantastische Arbeit geleistet. Sie sind zu den Anfängen und Basisprinzipien zurückgekehrt, um den Verbrennungsprozess für den Einsatz von Wasserstoff völlig neu zu gestalten. Damit haben sie zwei wichtige Dinge erreicht: Sie haben JCB einen Platz in der Geschichte als erstes Baumaschinenunternehmen gesichert, das einen voll funktionsfähigen, mit Wasserstoff betriebenen Verbrennungsmotor entwickelt hat, und sie haben uns auf den Weg zur Produktion von 50 Wasserstoffverbrennungsmotoren gebracht“, so Lord Anthony Bamford, JCB Chairman.

Motoren und Maschinen müssen Alltagstauglichkeit beweisen

Im Entwicklungs- bzw. Produktionswerk werden alle neu entwickelten Motoren zunächst auf Herz und Nieren geprüft. Insgesamt 18 komplett ausgestattete Testzellen stehen zur Verfügung, in denen die einzelnen Motoren unter nahezu Reinraumbedingungen getestet werden. Hierin werden sowohl die verschiedensten Anwendungsfälle bzw. Alltagssituationen simuliert, unter denen sich der Motor beweisen muss.

Wie Tim Burnhope, Chief Innovation and Growth Officer, im Gesprächsverlauf darlegte, wird zwar priorisiert in die Wasserstoffzukunft investiert, aber die bisherigen Dieselaggregate bzw. elektrische Lösungen würden in keinster Weise vernachlässigt und auch zukünftig konsequent weiterentwickelt. Testanlagen können mittlerweile vieles simulieren, der letztendliche Beweis wird aber im alltäglichen Einsatz erbracht. Bald schon sollen wasserstoffbetriebene Maschinen beim Kunden eingesetzt werden und dort ihre Alltagstauglichkeit beweisen.

JCB greift auf jahrzehntelange Entwicklungstradition zurück

Das Engagement von JCB zur Emissionsverringerung reicht bereits fast 25 Jahre zurück. Die Dieselmotoren der neuesten Generation, welche den europäischen Stufe V-Vorschriften entsprechen, haben seit 1999 bereits eine Verringerung der NOx-Emissionen um 97 % und des Partikelausstoßes um 98 % bewirkt. Darüber ist der Kraftstoffverbrauch von JCB-Maschinen auf dem heutigen Niveau im Durchschnitt 50 % geringer als bei solchen Maschinen, welche vor mehr als zehn Jahren hergestellt wurden. Neben einer erheblichen Verringerung der Kohlenstoffemissionen bewirkte dies auch signifikante finanzielle Einsparungen für den Kunden.

Das richtige Antriebskonzept für jeden Maschinentyp

Das englische Unternehmen war und ist auch bei der Entwicklung von alltagstauglichen elektrischen Antriebstechnologien Branchenprimus und bedient die Nachfrage der Kunden nach kohlenstofffreien Produkten. Dabei hat sich in den letzten Jahren herauskristallisiert, dass sich batterieelektrische Antriebe besonders für kleinere bis mittlere Maschinen eignen, die weniger Betriebsstunden leisten und in der Regel weniger Kraftstoff verbrauchen. Aus diesem Grund wurde sich bei der Entwicklung von elektrisch betriebenen Maschinen auf die Kompaktbaureihen konzentriert, zu welchen der erste elektrische in Serie produzierte Minibagger 19C-1E als auch als auch der Teleskoplader 525-60E gehören.

Größere Maschinen haben teilweise einen weit höheren Energiebedarf und würden den Einsatz von wesentlich größeren Mengen an Batterien erfordern bzw. würden lediglich kabelgebundenes Arbeiten ermöglichen. Dies würde auf der einen Seite einen vollständig neuen konstruktiven Aufbau erfordern, welcher das Endprodukt deutlich verteuern würde und dieses deutlich schwerer machen (z. B. würde ein aktueller 20 Tonnen Kettenbagger mit dem Zusatzgewicht 30 Tonnen Gewicht erreichen). Zusätzlich würde deren Aufladung wesentlich länger dauern, sodass diese sich weniger für Maschinen eignen, die täglich in mehreren Schichten im Einsatz sind und die erforderliche Zeit zum Aufladen pausieren können.

H2 ist langfristig das effektivste alternative Antriebsmittel

Auf der Suche nach einem mobilen Kraftstoff, der auch zur Maschine transportiert werden kann und darüber hinaus eine maximale Betriebszeit sowie eine schnelle Betankung gewährleistet, wurden HVO, Biogas, E-Fuels, Ammoniak und Wasserstoff unter die Lupe genommen. Dabei zeigte sich, dass die meisten dieser Alternativen die Herstellung von Wasserstoff erfordern.

„Daher war es für JCB die logische Folgerung, bei der weiteren Entwicklung direkt auf dieses saubere, kohlenstofffreie Medium zu setzen, welches aus erneuerbarer Energie hergestellt werden kann. Die Maschinen können einfach, schnell und sicher betankt werden. Somit gibt es keine durch lange Ladezeiten bedingte uneffektiven Standzeiten“, so Tim Burnhope, Chief Innovation and Growth Officer, während der Präsentationsveranstaltung. Der neue H2-Motor ist in der Lage, den gleichen Wirkungsgrad, die gleiche Leistung und das gleiche Drehmoment wie ein konventioneller Antrieb zu erbringen, allerdings auf kohlenstofffreier Basis.

Kraftstoffversorgung praktikabel gelöst

Während der einzelnen Vorführungen im Steinbruch in Wardlow Quarry wurde auch eine zukünftig mögliche Kraftstoffversorgung präsentiert. Es ist eine eigens entwickelte und gebaute mobile Betankungsanlage, mit der der Wasserstoff direkt zu den Maschinen auf der Baustelle gebracht werden kann. Der Tankwagen fasst genug Wasserstoff, um 16 Wasserstoff-Baggerlader zu betanken, und kann entweder auf der Rückseite eines modifizierten JCB Fastrac oder auf einem Anhänger transportiert werden. Auch das Betanken selbst ist vollkommen unproblematisch. Tankstutzen aufsetzen, verriegeln und starten. Der Tankvorgang ist ebenso sicher und dauert nicht länger als beim bislang gewohnten Betanken.

Text- und Bildmaterial: Michael Schulte