Rolls-Royce hat von G+L innotec GmbH das exklusive Nutzungsrecht über eine neue Technik zur elektrisch unterstützten Aufladung für Verbrennungsmotoren im Leistungsbereich ab 450 Kilowatt erworben. Die neue Erfindung des Entwicklungs- und Engineering-Dienstleisters aus dem süddeutschen Laupheim ist patentrechtlich geschützt und so bisher noch nicht auf dem Markt verfügbar. Rolls-Royce plant, die Motoren seiner Marke MTU ab 2021 mit dieser Technik anzubieten. „Auf dem Weg zur Hybridisierung des Motors ist die elektrisch unterstützte Aufladung ein wesentlicher Meilenstein. Mit dieser Technik wird es uns möglich sein, verbrauchsärmere und agilere Motoren zu entwickeln“, sagt Dr. Johannes Kech, Leiter der Entwicklung von Turboladern und Fluidsystemen bei MTU. MTU und G+L innotec werden die weiteren Entwicklungsschritte in enger Partnerschaft betreiben.
Technik der elektrisch unterstützten Aufladung
Bei der elektrisch unterstützten Aufladung wird ein elektrischer Antrieb mit einem klassischen Turbolader gekoppelt, wie er von MTU entwickelt und hergestellt wird. Dadurch kann der Turbolader elektrisch beschleunigt und der Ladedruck früher aufgebaut werden. Auch in Betriebszuständen, in denen die Energie an der Turbine normalerweise nicht für einen schnellen Ladedruckaufbau ausreicht, wird dies mit Hilfe des Elektroantriebs ermöglicht. Mit der von G+L innotec entwickelten Technik kann MTU das Beschleunigungsvermögen zum Beispiel von Schiffsmotoren, wie auch die Lastaufschaltfähigkeit von Generatorantrieben, deutlich erhöhen. Außerdem ist es möglich, den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen der Motoren in den unterschiedlichen Anwendungen zu reduzieren. Entsprechend dieser höheren Lastaufschaltfähigkeit sind Notstromaggregate noch schneller bereit, die volle Leistung zu liefern. Diese Cross-Charger®-Technik ist für Diesel- und Gasmotoren geeignet.
Funktionsweise Elektroantrieb von G + L innotec
Zur elektrischen Unterstützung des Turboladers wird vor dem Verdichterrad ein Permanentmagnet montiert und in das Gehäuse des Verdichters die elektrische Wicklung integriert. Mit dieser Anordnung wird die vom Verdichter angesaugte Luft nicht behindert und gleichzeitig werden die elektrischen Komponenten mit der Luft gekühlt. Das Besondere an dieser Anordnung stellt der große Abstand zwischen Magnet und Wicklung dar. Dieser sogenannte Medienspaltmotor erfordert eine speziell dafür abgestimmte Leistungselektronik. Damit wird sichergestellt, dass der Lader aerodynamisch nicht beeinflusst wird und auch bestehende Lader mit dieser Technologie einfach adaptiert werden können.
Erste Anwendungen: Schiffe, Notstromaggregate und Landfahrzeuge
In einer Entwicklungskooperation mit G+L innotec hat MTU Turbolader mit diesem elektrischen Antrieb ausgerüstet und über einen Komponentenversuch das damit mögliche Potential geprüft. Im nächsten Schritt werden die beiden Partnerunternehmen die Serienentwicklung vorbereiten, sodass MTU ab dem Jahr 2021 Motoren mit dieser Technik auf den Markt bringen kann. Als erste Anwendungsbereiche eignen sich Motoren für Schiffe, Notstromaggregate sowie Landfahrzeuge.
