Projekt „Diesel zu H₂“

Ausgangslage und Ziel

Die Umstellung vorhandener Dieselaggregate auf Wasserstoffverbrennung bietet die Chance, bestehende Motorensysteme weiter zu nutzen und ihre betriebsbedingten CO₂-Emissionen deutlich zu reduzieren. Eine zentrale Herausforderung ist jedoch die zuverlässige Eignung der eingesetzten Werkstoffe und Komponenten. Wasserstoff kann metallische Werkstoffe verspröden und auch Polymere, Dichtungen, Schmierstoffe oder Beschichtungen durch Permeation, chemische Wechselwirkungen und Alterung beeinträchtigen. Das Vorhaben schafft deshalb eine belastbare werkstoffwissenschaftliche Grundlage für sichere und langlebige wasserstoffbetriebene Verbrennungsmotoren. Ziel ist es, kritische Materialien und Bauteile zu identifizieren, Schädigungsmechanismen zu verstehen, Lebensdauern quantitativ abzuschätzen und wirksame Schutzkonzepte zu entwickeln.

Vorgehen

Gemeinsam wählen Fraunhofer IFAM und ScanDiesel typische, potenziell wasserstoffgefährdete Motorwerkstoffe, Bauteile und Hilfsstoffe aus. Diese werden kontrolliert mit Wasserstoff beaufschlagt und ohne sowie mit Wasserstoffbeladung mechanisch geprüft. Vertiefende materialographische, mikroskopische und spektroskopische Analysen klären die chemischen und morphologischen Veränderungen. Darauf aufbauend werden funktionale Beschichtungen als mechanische beziehungsweise chemische Wasserstoffbarrieren geprüft. Mechanische und zyklische Prüfungen unter komprimiertem Wasserstoff bis 400 bar quantifizieren die Schutzwirkung und eine mögliche Lebensdauerverlängerung. Ergänzende Belastungstests an einem Forschungsprüfstand für kleine Wasserstoffmotoren überprüfen die Übertragbarkeit der Laborergebnisse auf motornahe Betriebsbedingungen.

Innovation und erwartete Ergebnisse

Neuartig ist die durchgängige Verbindung von Materialauswahl, kontrollierter Wasserstoffbeladung, hochauflösender Analytik, quantitativer Lebensdauerbewertung und motorischer Erprobung. Während bisher vielfach einzelne Werkstoffgruppen oder standardisierte Laborproben betrachtet werden, untersucht das Projekt metallische und nichtmetallische Materialien sowie Hilfsstoffe unter anwendungsnahen Bedingungen. Erwartet werden eine systematische Bewertung der Wasserstoffempfindlichkeit relevanter Motorwerkstoffe, ein vertieftes Verständnis der Schädigungsmechanismen, belastbare Lebensdauerkennwerte sowie optimierte Beschichtungskonzepte zur Verringerung der Wasserstoffaufnahme. Als Zielgrößen sind unter anderem eine Redkution der Wasserstoffpermeation um mindestens 50 Prozent bei mindestens zwei Beschichtungskonzepten sowie ein Lebensdauergewinn von mindestens 20 Prozent für mindestens zwei untersuchte Materialien vorgesehen.

Nutzen, Transfer und Außenwirkung

Die Ergebnisse unterstützen ScanDiesel bei der Entwicklung zuverlässiger Umrüst-, Integrations- und Wartungslösungen für wasserstofffähige Motoren, insbesondere für Rangierlokomotiven, Nebenfahrzeuge sowie industrielle und stationäre Anwendungen. Fraunhofer IFAM erweitert seine Prüf- und Entwicklungskompetenz für Wasserstoffverbrennungsmotoren und schafft die Grundlage für weitere Forschungsprojekte und Prüfdienstleistungen. Das Vorhaben stärkt damit regionale Wasserstoffkompetenzen und Wertschöpfungsketten, sichert qualifizierte Beschäftigung und fördert die technologische Sichtbarkeit des Standorts Bremen. Geeignete wissenschaftliche Ergebnisse werden in Fachzeitschriften und auf Konferenzen veröffentlicht; zugleich sollen Folge- und Demonstrationsvorhaben bis zur industriellen Anwendung vorbereitet werden.

Projektdetails

Laufzeit: 1. 5. 2026 – 30. 4. 2028

Projektpartner: Scandiesel GmbH, Bremen