Mark Sealy

Mark Sealy ist Global Engineering Director für den Nutzfahrzeugsektor bei Norgren in England. Im Interview beschreibt er die Lösungen der Fluidtechnologie im Nutzfahrzeugbereich nach Einführung der Euro-6-Normen. Bild: Norgren

fluid: Herr Sealy, in den letzten Jahren setzten die Euro-6-Normen, die am 31. Dezember 2013 in Kraft getreten sind, die Schwerpunkte für Hersteller von Nutzfahrzeugen und Ausrüstungslieferanten – aber was bringt die Zukunft an neuen Herausforderungen?

Als Anbieter von Ventilen und Fluid-Management-Lösungen für die Nutzfahrzeugbranche haben emissionsrelevante Projekte unsere Aktivitäten in den letzten sechs bis sieben Jahren bestimmt, wobei rund 80 Prozent der Forschungs- und Entwicklungsinvestitionen auf das Erreichen der Einhaltung von Umweltschutzvorschriften aufgewandt wurden.

Daraus entstanden dann Produkte für die Abgasrückführung (AGR), Wastegate-Steuerungen und Ventile für Nachbehandlungssysteme, wobei unsere wichtigste Entwicklung für die Euro 6 Hochleistungseinlassdrosseln waren, die kürzlich bei zwei unserer größeren Lkw-Kunden eingeführt wurden.

fluid: Nachdem Sie die Herausforderungen der Euro 6 gemeistert haben, ist denn nun eine Euro 7 in Sicht?

Wahrscheinlich nicht, denn wir sind bei der Minimierung der Stickoxide und Partikel so weit gegangen, wie überhaupt praktisch möglich ist. Es ist eher wahrscheinlich, dass wir vielleicht eine Art Euro 6 Plus bekommen werden, die die Optimierung und Senkung der Kosten der Systeme zum Ziel haben wird. Daher wird ein Teil der zukünftigen Bemühungen der Branche die Verfeinerung und Verbesserung der Euro-6-Lösungen umfassen.

fluid: Heißt das für Ihr Unternehmen, dass Sie nun mit neuen Programmen weitermachen?

Ja, denn wenn wir die ökologischen Herausforderungen, die durch allgemeine menschliche Aktivitäten entstehen, betrachten, ist zu erwarten, dass sich der Ausstoß von Treibhausgasen zwischen 1990 und 2020 um 55 Prozent erhöhen wird – wobei die weltweite Nachfrage nach Strom um bis zu 40 Prozent ansteigt und die Welt in zehn Jahren 50 Gigawatt Stromerzeugungskapazität benötigen wird. Im Jahr 2050 wird der Markt für kohlenstoffarme Energie 500 Milliarden US-Dollar überschreiten, und durch den dynamischen Wechsel hin zur Schiefergasförderung werden die USA schon 2020 energieunabhängig sein.

Nun, da wir die Emissionskontrollziele in Großbritannien, Europa und Japan erreicht haben, werden die nächsten Triebkräfte die CO2-Effizienz sowie Reduzierung der Betriebskosten und der Treibhausgasemissionen sein, die zu einer anderen Mischung von technischen Herausforderungen führen.

fluid: Aber führt das nicht zugleich zwangsläufig zu einer Verschiebung der Lösungsansätze?

Genauso ist es, denn diejenigen, die in der Fluidtechnikbranche in hohem Maße an umweltfreundlichen Motoren und Nachbehandlungssystemen beteiligt waren, müssen nun das Augenmerk auf Bereiche wie Wärmerückgewinnung, Reifeneffizienz und alternative Kraftstoffe, insbesondere Erdgas, legen.

Wir müssen auch die neuesten gesetzlichen Änderungen berücksichtigen, wie zum Beispiel die Vorschriften für Hilfsbremsanlagen in Indien und China, die den Einsatz von Retardern und Abgasbremsanlagen erfordern.

fluid: Wenn man diese Faktoren berücksichtigt, dann wird sich auch hinsichtlich der Motoren in Zukunft einiges verändern müssen?

Das ist richtig, und wenn wir zurück denken, hat sich in den letzten Jahren schon einiges getan. Vor sechs Jahren war der Euro-3-Motor recht einfach aufgebaut. Mit Euro 6 erleben wir den Einsatz einer Menge von hochentwickelten Lösungen sowohl im Zylinder als auch bei der Abgas-Nachbehandlung.

Noch sechs Jahre und wir werden ein Kraftübertragungssystem sehen, das noch fortschrittlicher ist. Man kann es so ausdrücken: In sechs Jahren wird ein Motor mit einer Chemiefabrik und einem Kraftwerk verbunden sein, wobei alle Systeme harmonisch zusammenarbeiten müssen – das heißt, es liegen reichlich Herausforderungen an die Fluidsteuerungstechnik vor uns.

fluid: Sie sprachen eben die Schwellenländer Indien und China an. Doch CO2-Reduzierung, um einmal bei dem Beispiel zu bleiben, ist ja grundsätzlich ein weltweites Problem.

Natürlich und da tut sich ja auch etwas. Im vergangenen Jahr wurde in Nord- und Südamerika die Reduzierung des CO2-Ausstoßes der Class-8-Flotte in Bezug auf die Fracht-Tonnen-Kilometer im Jahr 2018 um rund 17 Prozent gesetzlich vorgeschrieben. Das ist für die USA nicht nur wegen der Umweltbelastungen und der Energieabhängigkeit bedeutsam, sondern auch aufgrund der Tatsache, dass 72 Prozent des US-amerikanischen Ölverbrauchs auf den Straßenverkehr entfallen.

In Europa wurden noch keine gesetzlichen Vorgaben geschaffen, aber es ist zu erwarten, dass eine Reduzierung der Treibhausgase im Transportsektor um 20 Prozent im Jahre 2025 angestrebt wird.

fluid: Und wie will Norgren diesen Herausforderungen begegnen?

Im ersten Schritt haben wir mit Erstausstattern und Motorenherstellern gesprochen und jeden Aspekt des Treibstoffverbrauchs zur Verbesserung der Betriebskosten und der CO2-Effizienz eingehend betrachtet. Es gibt viele Möglichkeiten, aber ein Kreisdiagramm der Kraftstoffnutzung zeigt, dass etwa die Hälfte der Energie des Kraftstoffs als Abwärme verloren geht. Daraus folgt, dass die beste Möglichkeit, etwas zu verändern, in der Wärmerückgewinnung aus den Abgasen liegt, deren Wärme in der Regel bis zu einem Drittel der Kraftstoffenergie ausmacht.

fluid: Wie ist Ihr Unternehmen diese Herausforderung der Wärmerückgewinnung angegangen?

Unsere Arbeit an der Abgaswärmerückgewinnung begann vor etwa 18 Monaten, und wir haben uns insbesondere mit Rankine-Zyklus-Wärmerückgewinnungssystemen befasst. Solche Systeme haben Schnittstellen mit zahlreichen anderen Systemen im Fahrzeug und ersetzen einige der Emissionsanlagen – wir betrachten also komplexe und langwierige Entwicklungen.

fluid: Die Frage dabei ist ja, was am Ende dabei herauskommt. Können Sie dazu vielleicht ein Beispiel geben?

Aber natürlich. Schauen Sie, fast alle Erstausstatter, die wir fragten, haben bestätigt, dass in der Regel bei einem 350-kW-Motor rund 100 kW an Wärme zugänglich und davon über 30 kW rückgewinnbar sind, was bedeutet, dass bei einer typischen Autobahnfahrt fünf Prozent tatsächliche Kraftstoffeinsparung realistisch wäre.

Da die Kraftstoffpreise weiter steigen und die Kosten für den Kraftstoff den größten Ausgabeposten der Spediteure ausmachen, lohnt es sich sicherlich, hieran zu arbeiten.

fluid: Und was bedeutet das nun aus der Perspektive der Fluidsteuerungstechnik?

Die Arbeitsflüssigkeiten für diese Rankine-Zyklus-Prozesse sind bisher noch nicht endgültig festgelegt worden. Viele wurden überprüft, aber es wurde noch keine ideale Flüssigkeit gefunden.

Aktuell unterstützen wir Programme, die mit Wasser, Kältemitteln und Alkoholen arbeiten, und es scheint, dass im Moment Ethanol der Spitzenreiter ist. Allerdings funktionieren alle Systeme mit hohen Drücken und hohen Temperaturen und dürfen über ihre gesamte Lebensdauer hinweg keinen Tropfen Flüssigkeit verlieren – was ziemlich anspruchsvolle Anforderungen sind.

fluid: Stellt sich da nicht auch die Frage nach alternativen Kraftstoffen, zum Beispiel Erdgas?

Hinsichtlich alternativer Kraftstoffe müssen wir auch weiterhin ein wachsames Auge auf das Erdgas haben. Aufgrund des Fracking-Verfahrens, wodurch Schiefergas einfacher zur Verfügung gestellt werden kann, wird es einen Ansturm auf Erdgas geben. Es wird geschätzt, dass schon im Jahre 2022 jeder zehnte Lkw in Europa, jeder fünfte in den USA und jeder dritte in China auf Erdgas umgestellt worden sein wird.

Diese Veränderung kommt sehr schnell auf uns zu und ist bereits im Gange.

Wir können also realistischer Weise davon ausgehen, dass im Jahre 2020 zwischen zehn und 30 Prozent der Nutzfahrzeuge auf Erdgas umgestellt sein werden.

Turbo-Compounds oder Wärmerückgewinnung durch Rankine-Zyklus-Prozesse werden angewandt, und eine aufwendige Aerodynamik wird üblich sein.

Super-Einzelreifen mit geringem Rollwiderstand mit Reifendruckmanagement und Hilfsgeneratoren werden eingesetzt, um Standzeiten zu vermeiden.

Automatisierte Schaltgetriebe mit Retardern werden weit verbreitet sein, und die meisten Nutzfahrzeuge für den Stadtbereich werden über einen gewissen Grad der Hybridisierung verfügen.

Vollständig elektrisch angetriebene Fahrzeuge werden mehr und mehr im Stadt- und Vorortverkehr anzutreffen sein, während die Brennstoffzelle eine Nische bleiben wird – höchstwahrscheinlich als Reichweitenverlängerung bei Elektrofahrzeugen.

fluid: Was für ein Szenario erwarten Sie für die Zeit nach 2020?

Stellen Sie sich ein Fahrzeug mit zwei Tanks vor – einem für Flüssigerdgas und einem für verflüssigte Luft. Verflüssigte Luft steht bereits zur Verfügung und wird industriell produziert.

Es ist eine Arbeitsflüssigkeit, die unbrennbar und emissionsfrei ist, nicht zum Abbau der Ozonschicht führt und derzeit nicht besteuert wird – alles in allem eine wirklich gute Arbeitsflüssigkeit.

fluid: Das Fahrzeug muss also auch über zwei Motoren verfügen?

Wassertest

Auf dem Prüfstand: Schutzarttest IPx9k (Simulation einer Hochdruck/Dampfstrahl Reinigung).

Ja, das Fahrzeug verfügt über zwei Motoren, einen recht konventionellen Erdgasmotor, der Gas verbrennt und Antriebskraft und Abwärme produziert, und einen zweiten Motor, der verflüssigte Luft expandiert, mehr Antriebskraft produziert und bequemerweise die Abwärme aus den ersten Motor verbraucht. Dieses Motorpaar wäre mechanisch gekoppelt und nahezu thermisch neutral (theoretisch wäre kein Kühlsystem erforderlich).

fluid: Ein rein fluidisch angetriebenes Fahrzeug also. Und wie steht‘s mit der Rückgewinnung der Bremsenergie?

Hier kommt noch eine letzte Komponente hinzu – ein Kompressor zur Rückgewinnung der Bremsenergie – und Sie haben einen Luft/Gas-Hybridantrieb mit recht einfacher Technik und ohne teure elektrische Systeme.

fluid: Ein spannender Gedanke, Herr Sealy, wir bedanken uns für das Gespräch. fa

Das Interview führte Bernhard Wiegert im Auftrag von Norgren

Das Unternehmen Norgren

Lebensdauertest

Lebensdauererprobung bei wechselnder Temperaturbelastung mit zusätzlicher mechanischer Last.

Pneumatischer Systemanbieter

Norgren ist einer der international führenden Hersteller und Systemanbieter im Bereich der pneumatischen Antriebs- und Fluidtechnik. Zu den Geschäftsfeldern des Unternehmens zählen die Getränke- und Nahrungsmittelindustrie, Energy, Bahnindustrie, Nutzfahrzeuge und Life Sciences.

Dank gruppenübergreifender Synergien, Verknüpfung von Expertenwissen über das gesamte Nor-gren-Netzwerk und einem umfassenden Produktportfolio bietet das Unternehmen Lösungen, die Anlagen leistungsfähiger und effizienter machen und dem Kunden somit entscheidende Wettbewerbsvorteile bieten.

Mit 6000 Mitarbeitern ist Norgren als Tochter der britischen IMI plc. (rund 2,2 Milliarden Euro Umsatz) mit Produktionsstätten und einem Vertriebs- und Service-Netzwerk in über 75 Ländern vertreten. Technologiezentren befinden sich in den USA, Deutschland, Großbritannien und China.