Der weltweite Energiebedarf wächst rasant. Die zunehmende Elektrifizierung vieler Bereiche sowie insbesondere der immense Ausbau von KI-Anwendungen erfordern leistungsfähige und vor allem klimaneutrale Energiesysteme. Gefragt sind resiliente, skalierbare Lösungen, die Versorgungssicherheit und Klimaziele verbinden.

Großmotoren werden dabei – ebenso wie in den Bereichen Schifffahrt, Bahn und Bergbau – auch zukünftig eine zentrale Rolle spielen. Die Herausforderung besteht darin, erneuerbare Energieträger zu nutzen und gleichzeitig hohe Leistung und Effizienz sowie Verfügbarkeit und Flexibilität sicherzustellen. Mit dem neuen Zero-Impact-Demonstrator LEC ZID hat das Large Engines Competence Center (LEC) im Innovation District Inffeld der TU Graz eine Forschungs- und Validierungsplattform in Betrieb genommen und die praktische Machbarkeit eines klimaneutralen Betriebs von Großmotoren nachgewiesen.

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„Die Energiewende ist nicht nur eine ökologische, sondern auch eine wirtschafts- und technologiepolitische Aufgabe. Mit Forschungsinfrastrukturen wie dem Zero-Impact-Demonstrator zeigen wir, dass Schlüsseltechnologien für klimaneutrale und resiliente Energiesysteme hier in der Steiermark entwickelt, erprobt und gemeinsam mit der Industrie in die Anwendung gebracht werden. Damit sorgen wir dafür, dass die steirische Wirtschaft wachsen und hochwertige Arbeitsplätze am Standort gesichert werden können.“ – Willibald Ehrenhöfer, Landesrat für Wirtschaft, Arbeit, Finanzen, Wissenschaft und Forschung.

Was bedeutet „Zero Impact“?

Von „Zero-Impact“ spricht man, wenn bei der Anwendung einer Technologie keine oder nur vernachlässigbare Mengen an Luftschadstoffen bzw. klimaschädlichen Stoffen freigesetzt werden und damit praktisch keine negativen Auswirkungen auf die Umwelt bestehen. Zur Definition der für Großmotoren relevanten Emissionsmengen wurde am LEC eine wissenschaftlich fundierte Methodik entwickelt. Dabei werden nicht nur direkte Emissionen betrachtet, sondern auch vorgelagerte Effekte entlang der Energiebereitstellung, insbesondere bei der Kraftstoffherstellung und dem Kraftstofftransport. Die am LEC entwickelte Methodik stuft Technologien allgemein als „Zero-Impact“ ein, wenn ihre Umweltauswirkungen weniger als fünf Prozent der Umweltauswirkungen einer durchschnittlichen, vergleichbaren Referenztechnologie betragen.

LEC ZID: Wasserstoffmotor im Megawattbereich

Der LEC ZID vereint einen wasserstoffbetriebenen Großmotor mit Abgasnachbehandlung zu einem hocheffizienten Gesamtsystem. Mit einer elektrischen Leistung im Bereich von 2-3 MW erreicht er das Leistungsniveau heutiger Erdgasmotoren. Gegenüber dieser definierten Referenz werden die Treibhausgasemissionen um 97 Prozent reduziert. Die verbleibenden Emissionen entstehen durch vorgelagerte Effekte bei der Herstellung und dem Transport des Wasserstoffs sowie im Motor durch den technisch unvermeidbaren Schmieröleintrag.

„Mit dem Zero-Impact-Demonstrator zeigen wir im Realbetrieb, was wasserstoffbetriebene Großmotoren heute schon leisten können. Uns war dabei wichtig, Zuverlässigkeit und emissionsarmen Betrieb nicht nur im Labor, sondern unter realen Bedingungen nachzuweisen.“ – Nicole Wermuth, wissenschaftliche Leiterin am LEC und Professorin für Großmotorentechnologie an der TU Graz

Technologie für die Energiewende

Mit dem steigenden Anteil von Wind- und Solarenergie wächst der Bedarf an flexiblen Technologien, die Energie dann bereitstellen können, wenn wetterabhängige Erzeugung nicht ausreicht.

„Wir haben den Demonstrator im Rahmen des COMET-Forschungsprogramms LEC GETS entwickelt, weil uns die Frage beschäftigt, wie sich Netzresilienz und klimaneutraler Betrieb in der Praxis kombinieren lassen. Wir sehen ihn als konkreten Beitrag, wasserstoffbasierte Großmotoren als resiliente Backup-Lösung näher an die praktische Anwendung zu bringen.“  – Thomas Jauk, CEO, LEC

Insgesamt erlaubt die geschaffene Test-Infrastruktur die effiziente Weiterentwicklung von Energiesystemen – sowohl für industrielle Standorte als auch für Rechenzentren, kritische Infrastrukturen und dezentrale, netzunabhängige Anlagen zur Energiebereitstellung.