Die Klimaschutzziele setzen die hochdifferenzierte Heavy-Duty-Branche unter Druck. Vor allem in Europa, aber auch in anderen Weltregionen, stehen lokal emissionsfreie Anwendungen ganz oben auf der politischen To-Do-Liste. Dr. Paul Farrell und Harry Husted von BorgWarner diskutierten mit ATZheavyduty über die aktuellen Herausforderungen der Branche.
Harry Husted ist seit 2021 Vizepräsident und Chief Technology Officer bei BorgWarner. Er kam 2020 im Rahmen der Übernahme von Delphi Technologies zum Unternehmen. Während seiner über 20-jährigen Tätigkeit bei Delphi Technologies hatte er verschiedene technische Führungs- und Geschäftsführungsfunktionen inne. Er hat einen Master in Elektrotechnik von der University of Michigan.
ATZheavyduty _ Gerade in Europa wird oft die Forderung nach lokal emissionsfreien, vollelektrifizierten Baustellen laut. Inwieweit ist das realistisch? Wie stellen Sie sich technologisch auf diese Nachfrage ein?
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Farrell _ Eine vollständig elektrifizierte Baustelle ist zwar ein ehrgeiziges Ziel, aber in bestimmten Szenarien erreichbar, insbesondere bei kleineren, städtischen Projekten. Ein wichtiger Faktor ist die Verfügbarkeit von Energie in der Nähe, sei es Strom oder grüner Wasserstoff, da große Energiemengen für die Fahrzeuge und Geräte auf der Baustelle bereitgestellt werden müssen, entweder über Übertragungsleitungen oder durch Transport. Um dies in größerem Maßstab zu erreichen, ist eine starke Kombination aus mobilen Stromquellen, Batterien mit hoher Energiedichte und tragbaren Ladelösungen erforderlich. BorgWarner treibt die Entwicklung von Batterietechnologie, Leistungselektronik und anderen Mobilitätslösungen voran, die auf die besonderen Anforderungen des Schwerlastsektors zugeschnitten sind und diesen Übergang zu emissionsfreien Standorten unterstützen können.
Hat die langsame Entwicklung der Ladeinfrastruktur Auswirkungen auf Ihr Unternehmen? Schließlich kommt bei Off-Highway-Anwendungen die Energiequelle in der Regel zur Maschine.
Husted _ Die Ladeinfrastruktur ist ein entscheidender Faktor für Elektrofahrzeuge, sowohl für schwere als auch für leichte Nutzfahrzeuge. Ein langsamer Ausbau der Ladeinfrastruktur wirkt sich auf das Tempo aus, mit dem unsere Kunden vollelektrische Lösungen einführen können. Die Off-Highway-Branche ist oft an abgelegenen Orten tätig, wo die Energieversorgung vor Ort und nicht stationäre Ladestationen von entscheidender Bedeutung sind.
Dr. Paul Farrell wurde im Oktober 2020 zum Executive Vice President und Chief Strategy Officer von BorgWarner ernannt. Er kam 2020 im Rahmen der Übernahme von Delphi Technologies zum Unternehmen, wo er als Senior Vice President für Strategie und Unternehmensentwicklung tätig war. Derzeit ist er Mitglied des Vorstands von Tula Technology und PolyCharge America, bei denen es sich um Venture-Investitionen handelt, an denen BorgWarner beteiligt ist. Farrell hat am Massachusetts Institute of Technology im Fach Maschinenbau promoviert.
Sind Konzepte wie transportable Ladestationen mit großen Batteriespeichern eine praktikable Lösung für die Energieversorgung oder eher Wunschdenken?
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Husted _ Angesichts der Leistungsstärke und des Energieverbrauchs von Baumaschinen ist ein entscheidender Faktor für die transportable elektrische Aufladung am Einsatzort die Menge an Energie, die in Form von Batteriekapazität zum Einsatzort gebracht werden muss, wenn keine lokale Netzeinspeisung verfügbar ist. Eine solche Lösung wäre zwar möglich, aber die Wirtschaftlichkeit müsste im Verhältnis zur Größe des Einsatzortes und dem Gesamtbedarf an Ausrüstung bewertet werden. Und bei einem Standort, der nur über Batteriespeicher und keine Netzeinspeisung verfügt, wäre es erforderlich, die mobile Ladebatterie zum Aufladen mit sehr hoher Leistung an einen externen Standort zu transportieren.
In welchen Anwendungen werden elektrische Antriebe auf der Baustelle zuerst in Serie hergestellt? Zum Beispiel bei kleineren Geräten wie Vibrationsplatten oder Minibaggern?
Farrell _ Elektrische Antriebe eignen sich gut für Drehbewegungen. Daher können elektrische Antriebe hervorragend die Räder eines Fahrzeugs antreiben und einen Primärantrieb mit hohem Drehmoment und minimalem Radschlupf bieten. Weitere klare Anwendungsbereiche für elektrische Antriebe sind Pumpen, Bohrmaschinen, Nebenabtriebe und Erdbohrer. Die Hydraulik wird wahrscheinlich für bestimmte Aspekte von Geländefahrzeugen weiterhin wettbewerbsfähig sein, aber die Hydraulikpumpen können elektrisch angetrieben werden.
Könnten Elektromotoren möglicherweise Hydrauliksysteme in Baufahrzeugen ersetzen? Schließlich können Elektromotoren auch ein sehr hohes Drehmoment liefern.
Husted _ Ja, Elektromotoren eignen sich gut als Ersatz für einige Hydrauliksysteme, insbesondere bei Anwendungen, bei denen eine rotierende Bewegung erforderlich ist oder bei denen präzise Steuerungsanforderungen oder Energieeffizienz von entscheidender Bedeutung sind. Allerdings wird die Hydraulik für bestimmte Teile von Baumaschinen wahrscheinlich wettbewerbsfähig bleiben.
E-Fuels könnten eine wichtige Rolle bei der Dekarbonisierung des Transportsektors spielen. Was halten Sie von ihren Aussichten, insbesondere im Hinblick auf grüne Baustellen, auf denen Generatoren den benötigten Strom erzeugen?
Husted _ E-Fuels sind derzeit teuer und erfordern Ökostrom, um bei ihrer Herstellung CO2-neutral zu sein. Wenn möglich, ist es energieeffizienter, einen Motor durch einen Elektromotor zu ersetzen, der den Ökostrom direkt nutzt. E-Fuels sind vielversprechend, wenn sie in großem Maßstab verfügbar sind. Sind sie mit bestehenden Dieselmotoren kompatibel, bieten sie die Möglichkeit, die CO2-Belastung bestehender Geräte über den gesamten Lebenszyklus hinweg zu reduzieren. Es muss jedoch erwähnt werden, dass E-Fuels, die in einem Dieselmotor verwendet werden, immer noch Tailpipe-Emissionen verursachen, die berücksichtigt werden müssen, insbesondere in städtischen Umgebungen.
Eine vollständig elektrifizierte Baustelle ist in bestimmten Szenarien realisierbar, wenn grüne Energie in der Nähe verfügbar ist, sagt Paul Farrell (rechts)
BorgWarner verfügt über ein umfangreiches Portfolio für verschiedene Anwendungen. In welchen Nutzfahrzeugbereichen sehen Sie Möglichkeiten für eine weit verbreitete Elektrifizierung?
Farrell _ Kurzfristig eignet sich die Elektrifizierung hervorragend für Stadtbusse und ist auch für Kurzstreckenanwendungen wie städtische und regionale Lieferfahrzeuge, kleinere Baumaschinen und bestimmte Off-Highway-Maschinen sinnvoll, bei denen geringere Emissionen und Lärmreduzierung im Vordergrund stehen. Städtische Umgebungen profitieren besonders von elektrifizierten Nutzfahrzeugen wie Stadtbusanwendungen, und wir sehen in diesem Bereich ein starkes Wachstum kommen.
Welche alternativen Antriebstechnologien haben Ihrer Meinung nach ein relevantes Marktpotenzial im Nutzfahrzeug- und mobilen Maschinensektor? In welchen Bereichen?
Farrell _ Wir sehen batterieelektrische Lösungen als den wichtigsten Wachstumsbereich für nachhaltige Antriebe und Energie, mit kontinuierlichen Verbesserungen, da die Batteriekosten weiter sinken und die Ladeinfrastruktur weiter ausgebaut wird. Wasserstoffmotoren und Brennstoffzellen haben Potenzial für bestimmte Segmente wie den Fernverkehr und den Bausektor. Einschränkungen bei der Verfügbarkeit von grünem Wasserstoff und der Lieferinfrastruktur sowie weitere Verbesserungen bei der Batteriedichte und den Kosten könnten aber den Einsatz von Wasserstoff einschränken.
Wasserstoffverbrennungsmotoren haben das Potenzial für hohe Leistung, aber die Tankinfrastruktur muss erst aufgebaut werden, sagt Harry Husted (links)
Welche Rolle spielt der Wasserstoffverbrennungsmotor im zukünftigen Portfolio von BorgWarner? Wo sehen Sie seine Einsatzmöglichkeiten?
Husted _ Unsere Turbolader- und EGR-Produkte sind für Wasserstoffverbrennungsmotoren relevant, wobei wahrscheinlich Turbolader mit höherem Durchfluss benötigt werden. Wasserstoffverbrennungsmotoren haben Potenzial für Anwendungen mit hoher Leistung und hohem Arbeitszyklus, bei denen die Größe und das Gewicht der Batterie bei Bau- und Geländefahrzeugen einschränkende Faktoren sein könnten. Auch Schwerlastwagen könnten von der Wasserstoffverbrennung profitieren, allerdings muss dafür eine Infrastruktur für die Wasserstoffbetankung geschaffen werden.
Wasserstoff wird derzeit fast ausschließlich in Drucktanks gespeichert. Halten Sie flüssigen Wasserstoff auch für mobile Maschinen für geeignet?
Farrell _ Die Speicherung von flüssigem Wasserstoff ist ein interessantes Konzept, insbesondere für Anwendungen, die eine höhere Energiedichte und eine größere Reichweite erfordern. Allerdings liegt Wasserstoff nur bei extrem niedrigen Temperaturen in flüssiger Form vor. Diese Temperaturen stellen eine erhebliche technische Herausforderung dar, einschließlich der kryogenen Handhabung und Lagerung, und der kryogene Kühlprozess verbraucht viel Energie. Außerdem erfordert der Prozess der Verflüssigung von Wasserstoff in der Regel Energie, die 25 % oder mehr des Energiegehalts des Wasserstoffs entspricht, was ihn auf Gesamtsystemebene zu einer weniger energieeffizienten Option macht.
Welche Leistungselektronik-Systemkomponenten entwickelt und fertigt BorgWarner im eigenen Haus?
Husted _ BorgWarner ist auf die hausinterne Entwicklung und Produktion von Schlüsselprodukten der Leistungselektronik spezialisiert, darunter Wechselrichter, Bordladegeräte, DC/DC-Wandler und stationäre Gleichstrom-Schnellladegeräte. Wir haben auch einen elektrischen Nebenabtrieb in der Entwicklung. Unser Know-how im Bereich kompakter, kostengünstiger und hocheffizienter Leistungselektronik, wie zum Beispiel unser firmeneigenes Leistungsmodul-Design, stellt sicher, dass wir robuste Lösungen liefern können, die auf die rauen Anforderungen von Schwerlast- und Off-Highway-Anwendungen zugeschnitten sind.
Meine Herren, vielen Dank für diese interessanten Einblicke.
