Neuer Wasserstoffmotor erreicht Diesel-Niveau, doch wichtige Zahlen fehlen
SwRI entwickelt einen Wasserstoff-Verbrennungsmotor für mittelschwere Lkw. Er soll bei Leistung und Drehmoment mit Dieselantrieben mithalten.
Das Southwest Research Institute hat erfolgreich einen verbesserten, mit Funkenzündung betriebenen Wasserstoff-Verbrennungsmotor (H₂) entwickelt, der für mittelschwere Nutzfahrzeuge konzipiert ist.
Foto: Courtesy of SwRI
Ein Wasserstoff-Verbrennungsmotor für mittelschwere Nutzfahrzeuge soll bei Leistung und Drehmoment mit Dieselmotoren mithalten können. Entwickelt wurde der Motor am Southwest Research Institute (SwRI) im US-Bundesstaat Texas. Das Forschungsinstitut hat das mehrjährige Entwicklungsprogramm nach eigenen Angaben erfolgreich abgeschlossen.
Anders als bei einer Brennstoffzelle wird der Wasserstoff dabei direkt in einem Verbrennungsmotor genutzt. SwRI setzt auf einen fremdgezündeten Motor, dessen Grundkonstruktion ursprünglich für Ottokraftstoff entwickelt und für die Verbrennung von Wasserstoff angepasst wurde. Gedacht ist der Antrieb für mittelschwere kommerzielle Nutzfahrzeuge.
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Vom Einzylinder zum kompletten Wasserstoffmotor
An der Entwicklung arbeitete SwRI nach eigenen Angaben zwei Jahre lang gemeinsam mit einem nicht genannten kommerziellen Kunden und ausgewählten Tier-1-Zulieferern. Zunächst untersuchten die Ingenieurinnen und Ingenieure die Verbrennung und Einspritzung an einem Einzylindermotor. Anschließend wurde daraus ein vollständiger Mehrzylindermotor entwickelt.
Dabei musste das Team mehrere typische Herausforderungen der Wasserstoffverbrennung in den Griff bekommen. SwRI nennt insbesondere Vorentflammungen, die Verbrennungsstabilität und die Integration der einzelnen Systeme. Wasserstoff unterscheidet sich bei seinen Verbrennungseigenschaften deutlich von Benzin oder Diesel und erfordert deshalb Anpassungen an Luftführung, Kraftstoffversorgung und Motorsteuerung.
Der neue Motor basiert auf einer sogenannten Pent-Roof-Brennraumgeometrie. Dabei bilden die Flächen im Zylinderkopf eine dachartige Form. SwRI hatte diese Konstruktion zuvor für Ottomotoren entwickelt und nun für Wasserstoff optimiert.
Größeres Einlassventil und spezielle H2-Einspritzung
Eine zentrale Änderung betrifft die Einlasskanäle. Ihre Geometrie wurde angepasst, um die Strömung im Brennraum besser auf die hohe Verbrennungsgeschwindigkeit von Wasserstoff abzustimmen. Zusätzlich erhielt der Motor ein größeres Einlassventil. Dadurch soll sich der Zylinder besser mit Frischgas füllen und der volumetrische Wirkungsgrad steigen.
Hinzu kommen speziell für Wasserstoff ausgelegte Einspritzventile. Sie sollen nach Angaben des Instituts zu einer verbesserten Verbrennung beitragen. Welche Einspritzdrücke verwendet werden und ob der Wasserstoff direkt in den Brennraum oder in den Ansaugtrakt eingebracht wird, nennt SwRI in seiner aktuellen Mitteilung allerdings nicht.
Auch die Aufladung spielt eine wichtige Rolle. Der Motor verfügt über einen Turbolader, mit dessen Hilfe SwRI eine dieselähnliche Drehmomentcharakteristik erreichen will. Außerdem entwickelte und kalibrierte das Institut eine eigene Motorsteuerung für den Antrieb.
SwRI spricht von Diesel-Niveau
Nach Angaben des Instituts liefert der Motor genügend Leistung und Drehmoment, um mit Dieselmotoren vergleichbarer Nutzfahrzeuge konkurrieren zu können. Der Antrieb könne in das Chassis eines kommerziellen mittelschweren Lkw eingebaut werden. SwRI spricht ausdrücklich von einer dieselähnlichen Drehmomentcharakteristik und Performance.
Wie groß Leistung und maximales Drehmoment tatsächlich sind, bleibt allerdings offen. Das Institut veröffentlicht bislang weder Angaben in kW noch in Nm. Auch Hubraum, Zylinderzahl, Ladedruck, Wirkungsgrad und Wasserstoffverbrauch werden in der Mitteilung nicht genannt. Ein zahlenbasierter Vergleich mit einem bestimmten Dieselmotor ist damit derzeit nicht möglich.
Die Aussage „Diesel-Niveau“ stützt sich somit auf die Bewertung und die Prüfstandsergebnisse von SwRI, deren detaillierte Messdaten bislang nicht öffentlich vorliegen.
Fast kein CO₂ am Auspuff – aber nicht emissionsfrei
Beim Betrieb mit Wasserstoff entstehen nach Angaben von SwRI nahezu keine CO₂-Emissionen am Auspuff. Das Institut bezeichnet den Motor deshalb als Antrieb mit „near-zero tailpipe CO₂ emissions“.
Das bedeutet allerdings nicht, dass ein Wasserstoff-Verbrennungsmotor grundsätzlich emissionsfrei arbeitet. Bei der Verbrennung können Stickoxide entstehen. Wie hoch die NOx-Emissionen des jetzt vorgestellten mittelschweren Motors ausfallen und welches Abgasnachbehandlungssystem eingesetzt wird, geht aus der aktuellen Mitteilung nicht hervor.
Dass die NOx-Emissionen bei Wasserstoffmotoren technisch beherrscht werden können, hat SwRI bereits in einem anderen Projekt untersucht. Für einen schweren Class-8-Versuchslkw entwickelte das Institut einen Wasserstoffmotor mit SCR-Abgasnachbehandlung. Dort wurden im kombinierten Kalt-/Warmtest 8 mg NOx/hp-hr gemessen. Die CO₂-Emissionen lagen im FTP-Test nach SwRI-Angaben um 99,7 % unter denen eines vergleichbaren Dieselmotors. Diese Werte beziehen sich jedoch auf den früheren schweren Demonstrationsmotor und ausdrücklich nicht auf den nun vorgestellten mittelschweren Antrieb.
SwRI arbeitet bereits an Wasserstoff-Lkw
Das Institut beschäftigt sich seit mehreren Jahren mit Wasserstoff-Verbrennungsmotoren. Für das frühere H2-ICE-Projekt wurde ein Erdgas-Motor für einen schweren Class-8-Lkw auf Wasserstoff umgerüstet. Rund 90 % der Komponenten des Basismotors konnten dabei nach Angaben von SwRI übernommen werden. Unter anderem wurden Wasserstoff-Einspritzventile, ein neues Aufladungssystem, eine aktive Kurbelgehäuseentlüftung, eine angepasste Zündung und eine neue Motorsteuerung eingebaut.
Der jetzt vorgestellte Motor verfolgt einen anderen Ansatz. Er wurde von Beginn an über Ein- und Mehrzylinder-Versuche für den Einsatz von Wasserstoff optimiert und richtet sich an eine leichtere Nutzfahrzeugklasse. Ob daraus ein Serienmotor wird und welcher Hersteller hinter dem kommerziellen Entwicklungspartner steht, hat SwRI bislang nicht mitgeteilt.
Quellen
- Southwest Research Institute (SwRI): Neuer Wasserstoffmotor für mittelschwere Nutzfahrzeuge, 5. August 2026
- Southwest Research Institute: H2-ICE/H2-ICE2 – Technik und Emissionsmessungen des früheren Class-8-Demonstrators
- Interesting Engineering: New hydrogen engine achieves diesel-level performance, 9. August 2026
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