Wie jede Erfindung werden Cummins Inc. Motoren strengen Tests unterzogen, um die Wirtschaftlichkeit einer neuen Komponente, eines Designs oder einer neuen Technologie zu bestimmen. Mit 2015 installierten Testzellen haben die Motorenforschungs- und Entwicklungskompetenzen des Seymour Engine Plant deutlich zugenommen. Die Führungskräfte des Standorts für Nachhaltigkeit sind jetzt im Einsatz, die Kraftstoffemissionen von Testzellen zu reduzieren.

Wir feiern die Erweiterung des Seymour Motorenwerks und des Technikzentrums

2015 feierte Cummins die Erweiterung des Seymour Motorenwerks und des Technikzentrums. Die Erweiterung umfasste die Installation zusätzlicher 12 Testzellen für die Motorenforschung und -entwicklung für verschiedene Branchen – vom Bergbau und der Bahn bis hin zur Schifffahrt und Stromerzeugung – sowie die Förderung der Verbesserung der Produkt nachhaltigkeit. Fast 10 Jahre später ist das Team für Nachhaltigkeit bestrebt, einen so genannten "richtigen Ersttest" eines Motors zur Reduzierung von Emissionen zu erreichen.

Was ist eine Testzelle und wie erzielen Sie einen "richtigen Ersttest"?

Testzellen ermöglichen es Ingenieuren und Technikern, die Effektivität, Effizienz und Langlebigkeit einer neuen Komponente, des Motordesigns oder der Änderungen an einem Cummins-Motor für einen Käufer, Flottenbetreiber oder ein Unternehmen zu bewerten.

Für das untrainierte Auge sieht es so aus, als wäre der Motor in eine Elektroentsymphodik (KOHLENSTOFF-Kappe) geschnallt, wobei endlos viele Drähte aus verschiedenen Komponenten zum Einsatz kommen, um die Haltbarkeit, Klimatoleranz, Langlebigkeit, Emissionsmessungen und Leistung der Motoren zu prüfen. Sie können sich vorstellen, wie lange es für Ingenieure dauert, eine neue Idee für einen Motor zu entwickeln, die den Kriterien entspricht, die sie zu integrieren versuchen, geschweige denn die Zeit, die für den Betrieb des Motors während eines Tests benötigt wird, der sich möglicherweise bewährt hat oder auch nicht.

Da zahllose Messkanäle einer Vielzahl von Kriterien folgen, liegt die Wahrscheinlichkeit, zum ersten Mal wieder eine perfekte Bewertung aller Maßnahmen zu erhalten, nicht immer bei 100 %; jedoch ist genau das, was das Seymour Engine Plant erreichen will.

Die Auswirkungen mehrerer Tests

Wenn ein Test erneut durchgeführt werden muss, bedeutet das auch, dass Kraftstoff doppelt verbrannt werden muss. Im Durchschnitt betreibt das Seymour Technical Center seine 18 Testzellen 750 bis 2.000 Stunden im Monat, was 43.000 bis 115.000 Gallonen Dieselkraftstoff pro Monat entspricht.

Ensuring tests are run right the first time not only makes operational sense and ensures quality data, but it also reduces fuel consumption and thus greenhouse gas emissions (GHG), a Planet 2050 goal many Cummins plants like Seymour Engine Plant are striving to achieve. 

Die Ingenieure und Techniker des Technikzentrums haben mehrere Steuerungen implementiert, um einen erfolgreichen Test zu gewährleisten, einschließlich detaillierter Testplanungstreffen, Verifizierung der Testbereitschaft für kritische Parameter und einer automatischen Konstantdatenverifizierung während des gesamten Tests. Liegen alle Parameter außerhalb der erwarteten Toleranz, wird der Testtechniker informiert und der Test kann abgeschaltet werden.

Seymours richtige Testrate zum ersten Mal heute

Seit der Aufarbeitung hat das Seymour Technical Center eine richtige Erstzeitrate von 96–98 % erreicht. Letztlich hoffen die Führungskräfte im Werk und im Bereich Nachhaltigkeit, den Wiederbetriebsanteil auf 1 % oder weniger zu reduzieren. Um dies zu erreichen, tagt ein Data Quality Council auf proberichtiger Basis, um die Testergebnisse zu überprüfen, Nachläufe über vier Stunden zu untersuchen und effektive Korrekturmaßnahmen einzuleiten.

Proaktiv daran arbeiten, den Kraftstoffverbrauch zu senken und größere Nachhaltigkeit zu gewinnen

Neben der Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs durch richtige Ersttests arbeiten die Ingenieure des Seymour Technical Center an innovativen Lösungen, um den Bedarf an Tests überhaupt zu reduzieren.

Tests werden, wo möglich, kombiniert, und anstatt separate Tests für verschiedene Motorsysteme durchzuführen, können diese Tests kombiniert werden. Es gibt auch Teams, die an Motor-Simulatoren und Kraftstoffleistungsanlagen arbeiten, die eine Kalibrierungsflüssigkeit abfließen und nicht durch Verbrennung von Kraftstoff.

Umwandlung von Prüfleistung in Strom mit regenerativen Dynamometern

Wenn eine Prüfung erforderlich ist, verfügt die Anlage außerdem über zwei 5 MW Regenerative Dynamometer (Regen Dygnos), mit denen die aus dem Test erzeugte Leistung in nützliche elektrische Energie umgewandelt werden kann. Tatsächlich erzeugen die Motortests, wenn beide Regen Dygnos im Einsatz sind, genug Strom, um das gesamte Seymour Engine Plant und Technical Center mit Strom zu versorgen.

Seit der Installation der Regen Dygnos im Jahr 2015 haben sie über 34 Millionen Kilowattstunden erzeugt – eine innovative Nutzung der Energie, die ohne erhebliche Investitionen nicht möglich gewesen wäre.

Für Kunden, die nicht nur ein neues Designkonzept testen, sondern auch ihren CO2-Fußabdruck reduzieren wollen, haben Testzellen eine schlüsselrolle bei der Forschung an neuer Motorentechnologie spielen. Je mehr Fertigungsanlagen neue Innovationen testen, desto größer ist die Notwendigkeit, diese Tests für reduzierte Emissionen und eine saubere Fertigung zu verfeinern.

Da Unternehmen wie Cummins in der nahen Zukunft auf alternative Kraftstoffarten wie Wasserstoff, Erdgas und Elektro für ihre Produkte umstiegen, ist der Bedarf an Verbrennungsmotoren entscheidend, um bestehende Unternehmen, Kunden und die Wirtschaft zu unterstützen. Für das Seymour Engine Plant Team bleibt die Verbesserung der Emissionen aktueller Produkte durch Motortests unerlässlich, um der Gesellschaft durch den Wandel der Branche zu helfen.

Erfahren Sie mehr über wichtige Nachhaltigkeitspraktiken bei der Gestaltung von Cummins-Motorenwerken in den USA.
 

Der Wasserstoffverbrauch im Transportsektor konzentrierte sich zunächst auf Elektrofahrzeuge mit Wasserstoffzellenantrieb (FCEV). In letzter Zeit finden jedoch Wasserstofffahrzeuge mit Verbrennungsmotor (ICEs) immer mehr Beachtung, insbesondere bei mittleren und schweren Lastkraftwagen. Aber warum?

Wasserstoffmotoren bieten einen kohlenstofffreien Weg mit dem gleichen Wasserstoffkraftstoff wie der von FCEV. Der Unterschied besteht darin, dass die Verbrennungsmotoren den Fahrzeugherstellern, Flottenbetreibern und Fahrern vertraut sind und geringere Anschaffungskosten verursachen.

Ankündigungen zum Wasserstoffmotor von Cummins

Cummins Inc. hat die Entwicklung von zwei wasserstoffbetriebenen Motoren angekündigt, die speziell für den Nutzfahrzeug- und Baumaschinenmarkt konzipiert sind. Der X15H-Motor feierte im Mai 2023 sein Debüt auf der ACT Expo, während der B6.7H-Motor 2022 auf der IAA-Transportmesse ausgestellt wurde. Diese beiden Motoren wurden in Modellfahrzeugen gezeigt.

Die Wasserstoffmotorentechnologie zielt auf Anwendungen ab, die schwer zu elektrifizieren sind:

• Anspruchsvolle Arbeitszyklen
• Hohe Anlagennutzung
• Hohe Streckenvielfalt
• Herausfordernde Umweltbedingungen

Ein motorbasierter Antriebsstrang hat sich unter diesen extremen und vielfältigen Bedingungen als sehr robust erwiesen. Diese Technologie belastet auch das Netz nicht, so dass sie leichter in bestimmten Anwendungen eingesetzt werden kann.

Wasserstoffmotoren auf der Autobahn

Werfen wir einen Blick auf eine spezifischere Anwendung, das Lkw-Langstreckenfahren – das Lebenselixier unserer Wirtschaft. Während ein FCEV die langfristige Lösung für das Erreichen von Null-Emissionen im Schwerlasttransport-Markt sein könnte, stellt ein Wasserstoffmotor eine komplementäre Lösung für die Dekarbonisierung bereit.

An der Oberfläche ähnelt ein wasserstoffbetriebener Lkw einem erdgasbetriebenen Lkw sehr. Die hauptunterschiede zwischen den beiden sind die Motoranforderungen, insbesondere die Notwendigkeit, dass Hard- und Software mit reinem Wasserstoff betrieben werden. Ein weiterer wichtiger Unterschied ist sein Kraftstoffspeichersystem.

Zwar verwenden erdgasbetriebene Fahrzeuge Kohlenstofffaser-Kraftstofftanks vom Typ 4, speichern jedoch in erster Linie Erdgas bei 250bar Druck. Ein Fahrzeug mit Wasserstoffmotor benötigt verschiedene Kohlenstofffaser-Kraftstofftanks vom Typ 4, um den Kraftstoff bei 700bar zu halten. Es ist wichtig zu beachten, dass 700bar kein Branchenstandard-Lagerdruck ist. Cummins sieht die Nachfrage sowohl für 350bar- als auch für 700bar-Systeme, aber ein 700-bar-Lagerdruck ermöglicht eine längere Bordeinlagerung und eine erweiterte Reichweite. Cummins und NPROXX gaben ein Joint Venture bekannt, um weiterhin innovationen im Bereich der Wasserstoffspeichertechnologie zu entwickeln.

Wie viele von uns wissen, ist die Fahrzeugreichweite für den Endverbraucher ein entscheidendes Merkmal, insbesondere bei jeder neuen Technologie. Der Nachteil dieses höheren Drucks sind die zusätzlichen Wicklungen von Kohlefaser auf den Kraftstofftanks, wodurch das Gewicht und die Kosten des Systems im Vergleich zu einem erdgasbetriebenen Fahrzeug erhöht werden. Unabhängig davon wird von dem Schwerlast-Wasserstoffmotor von Cummins in den meisten Flottenbetrieben eine Reichweite von mehr als 500 Meilen erwartet, was die Integration von Flotten erleichtert.

Interessanterweise werden diese Kraftstofftanks sowohl in Fahrzeugen mit Wasserstoffmotor als auch mit Wasserstoffzellenantrieb verwendet. Eine erfolgreiche Produkteinführung von Wasserstoffmotoren wird in großem Umfang gebaut und die Kostensenkungen für Kraftstofftanks beschleunigen, was Brennstoffzellen in Zukunft weiter ermöglicht.

Die Branche nutzt auch ihre Erfahrung mit Erdgasmotoren. Als leichter verfügbare Technologie können wir von der Einführung von Kraftstofftanks lernen und Erkenntnisse über die Anforderungen von Kraftstofftanks, die Sicherheit und die Anforderungen von Anlagen gewinnen.

Wasserstoffmotoren und Flottenbetreiber

Cummins arbeitet eng mit Flottenbetreibern an der kommerziellen Wirtschaftlichkeit der Wasserstoffmotortechnologie zusammen. Nach umfangreichen Gesprächen sind dies einige der Punkte, die bei OEMs und Endanwendern am meisten anklangen:

• Wasserstoffmotoren verwenden kohlenstofffreien Kraftstoff und können Mitte des Jahrzehnts im großen Maßstab produziert werden.
• Sie nutzen ausgereifte Motor- und Antriebsstrangtechnologie sowie eine umfangreiche installierte Fertigungsbasis, was zu niedrigen Anfangskosten führte.
• Die Technologie ist vertraut. Es ist ein Motor. Er sieht aus wie ein Motor, er läuft wie ein Motor, er passt dort, wo ein Motor passt und Techniker wissen, wie man einen Motor warten kann.
• Der Motor befähigt Flottenbetreiber, frühzeitig auf Wasserstoff als Kraftstoff umzusteigen. Sie können Erfahrungen mit Wasserstoffkraftstoff mit Motoren sammeln, wenn sie darauf warten, dass Brennstoffzellen in großem Umfang kommerziell betrieben werden.
• Wasserstoffmotoren und Brennstoffzellen nutzen dieselbe Kraftstoffinfrastruktur und speichern Wasserstoff an Bord. Sie haben auch Gemeinsamkeiten mit Wartungseinrichtungen für Erdgasmotoren.

Kurz, das erhebliche Kohlenstoff-Reduktionspotenzial von Wasserstoffmotoren, gepaart mit der Geschwindigkeit auf dem Markt, den niedrigen Anfangskosten und der Vertrautheit mit der Technologie machen Wasserstoffmotoren zu recht überzeugenden, und Flotten nehmen Notiz davon. Diese Überzeugung zeigt sich, dass kürzlich veröffentlichte Ankündigungen von Unternehmen wie Tata Motors, Buhler Industries und Werner Enterprises Interesse an dem 15-Liter-Wasserstoffmotor von Cummins bekundet haben. Wenn Ihre Flotte an Wasserstoffmotoren interessiert ist, wenden Sie sich bitte an Ihren liebsten OEM. Die aktuelle Verfügbarkeit des Motors wird erörtert und ist vertraulich.

Im Bereich der Wasserstoffmotoren gibt es noch einige Unbekannte, die es zu beheben gibt, wie z. B. zukünftige regulatorische Rahmenwerke. Cummins und die Transportindustrie erkennen jedoch das Potenzial der Technologie auf dem Weg zu null Emissionen. Wir arbeiten daran, unseren Kunden und Partnern die besten kohlenstoffarmen bis null-Lösungen zu bieten.

Das Cummins Inc. Jamestown Motorenwerk (JEP) setzt nicht nur den Standard für die Herstellung erstklassiger Motoren. Außerdem setzt es den Standard für Werke im ganzen Land, da es Fortschritte bei der Verwirklichung des Ziels von Cummins macht, einen positiven Einfluss auf die lokalen Gemeinden zu haben.

Ein Teil der Nachhaltigkeitsstrategie Planet 2050 und der 2030 Ziele von Cummins zielt darauf ab, den absoluten Wasserverbrauch in Anlagen und Betrieben um 30 % zu senken. Werke wie das Cummins Mid-Range Engine Plant (CEP) in Columbus, Indiana, haben den 6.7 Turbo-Dieselmotor-Beschichtungsprozess abgeschafft, um ihren Wasserverbrauch zu senken. Die Verantwortlichen für Nachhaltigkeit bei JEP hoffen jedoch, dieses Ziel zu erreichen, indem sie 100 % des Trinkwassers für die Bewässerung eliminieren, 100 % des Löschwassers wiederverwenden und 100 % des behandelten Abwassers wiederverwenden. Das Recycling und die Wiederverwendung von Abwasser durch die Wissenschaft der Umkehrosmose (RO) wird eine der größten Initiativen in der Geschichte der Anlage sein.

Was ist Umkehrosmose?

Bei der Reverse-Turbo-Sis handelt es sich um eine Technologie, die reines Wasser durch die Entfernung von Verunreinigungen von den abfließenden Abwasserströmen trennt. Dieses Verfahren spart bei JEP viel Wasser.
2022 verbrauchte das Werk 16M Gallonen Frischwasser, was eine 59%ige Reduzierung des Gesamtwasserverbrauchs seit 2016 bedeutet. Von diesem 16 Mio. Gallonen werden ca. 8 Mio. Gallonen zur Behandlung als Abwasser in örtliche Abwassersystem geleitet. Das RO-System bietet das Potenzial, 80 % dieses Abwassers zu recyceln oder zu verwerten, was weit in die Erfüllung der Wasserreduktionsziele von Cummins für 2030 führt.

"Wenn wir 30 % bis 50 % Wasserreduzierung im Werk wollen, dann bringt uns die umgekehrte Ölabscheidung genau dorthin", sagt JEP Machine Director Dave Burlee.
Dies ist keine leichte Aufgabe, da ein erheblicher Aufwand erforderlich ist, um ein RO-System bei seiner maximalen Effizienz aufrechtzuerhalten. Das Wasser wird extrahiert und im Deionisierungsverfahren (DI) wiederverwendet, das die Metalle, Kalzium und Magnesium entfernt, die normalerweise im Stadtwasser enthalten sind.

„Stadtwasser hat viele Mineralien, die wir aufnehmen müssen. Das Schöne am RO-System ist, dass es 98 % davon entfernt", sagt Burlee. „Wir wollen keine Mineralien in unserem Wasser, denn wenn es verdunstet, hinterlässt es Kesselstein - und den wollen wir nicht in unseren Kühlsystemen haben."

Wie wurde das Abwasser vor der Umkehrosmose regeneriert?

Vor der Einführung der Umkehrosmose mussten die Abwässer alle drei oder vier Tage regeneriert werden - ein Prozess, bei dem riesige Fässer mit gefährlichen sauren und ätzenden Abfällen entstehen, die behandelt werden müssen. Jetzt wird das Wasser in die DI-Anlage geleitet, wo es wochenlang durchlaufen kann, bevor es regeneriert werden muss, wodurch der Verbrauch der mit der Regeneration verbundenen Säuren und Lösungen reduziert wird.

Heute stammen 80 % des im Produktionsprozess verwendeten deionisierten Wassers aus dem RO-System.
„Unser Werk ist eine Fallstudie, die zeigt, dass es machbar ist, grüne Energielösungen oder Energiesparmaßnahmen in einem Betrieb wie dem unseren mit schwerem Maschinenbau zu implementieren", sagt Burlee.

Burlee weist darauf hin, dass nicht nur die Rentabilität, sondern auch die langfristige Rentabilität von Bedeutung ist. Bei der Anschaffung von Maschinen beträgt die Kapitalrendite (ROI/RETURN on Investment) in der Regel ein bis zwei Jahre. Der ROI für grüne Energielösungen liegt jedoch in der Regel eher bei acht bis 10 Jahren.

„Sie sind auf lange Sicht dabei. Man muss langfristig denken", sagt Burlee. „Die Technologie passt zu unserem Fertigungsprofil. Solange also die finanziellen Vorleistungen bewältigt werden können, kann ein Unternehmen die langfristigen Vorteile dieser Dinge erkennen".

Das Ziel ist ein positiver Nettoeffekt in jeder Gemeinde, in der Cummins tätig ist, so dass die Summe der Umweltgüter größer ist als der lokale ökologische Fußabdruck. Während das JEP-Werk weiter innoviert, wächst und investiert, stellt Burlee fest: „Net Zero - es geht nicht nur darum, was unser Produkt tut oder wie wir es zusammenbauen, sondern auch darum, wie viel es in seinem Lebenszyklus verbraucht. Wie viel Energie hat es benötigt, um alle Rohstoffe abzubauen, um dorthin zu gelangen? Das ist eine kreisförmige Lebenszyklus-Mentalität".

Machen Sie sich bereit, die Welt der alternativen Kraftstoffe und erneuerbaren Ressourcen mit dem Quiz „What fuels you - What next generation fuel are you?" von Cummins Inc. zu erkunden. Dieses Quiz bietet einen unterhaltsamen und interaktiven Weg, um zu verstehen, dass Kraftstoffe genauso eine Persönlichkeit haben wie wir. Sie wird zur Beantwortung wichtiger Fragen beitragen, wie z. B. „Was ist die Zukunft der Kraftstoffe für Autos?" und „Wie können wir unseren ökologischen Fußabdruck verringern?".

Mit diesem Quiz können Sie herausfinden, welcher Kraftstoff der nächsten Generation zu Ihrer Persönlichkeit passt, egal ob es sich um erneuerbaren Diesel, Erdgas oder erneuerbaren Strom handelt. Sie erhalten nicht nur einen Einblick in die Zukunft der Kraftstoffe und ihre Vorteile für die Umwelt, sondern trainieren auch Ihr Gehirn und erhalten einen Stimmungsaufschwung durch die Teilnahme am Quiz.

Hier sind fünf Gründe, warum Sie dieses Rätsel heute nutzen sollten:

1. Schnell und einfach

Das Programm dauert nur ein paar Minuten, sodass Sie es in Ihren vollen Terminplan einplanen können. Außerdem erhalten Sie neue Informationen über alternative Kraftstoffe und ihre zahlreichen Vorteile.

2. Es vermittelt Ihnen Wissen über die Zukunft von Kraftstoffen und Energie

In diesem Quiz erfahren Sie mehr über die neuesten Innovationen auf dem Gebiet der alternativen Kraftstoffe und der erneuerbaren Energien. Sie werden erfahren, was Power-to-X-Kraftstoffe sind, wie erneuerbarer Diesel funktioniert und wie Wasserstoffstrom im Vergleich zu Ihrer Persönlichkeit abschneidet. Dieses Wissen kann Ihnen helfen, fundiertere Entscheidungen über die von Ihnen verwendeten Kraftstoffe zu treffen.

3. Es bietet Gehirntraining

Ein Quiz ist eine gute Möglichkeit, Ihr Gehirn zu trainieren und Ihre Entscheidungsfähigkeit zu verbessern. Indem du dich selbst herausforderst, Fragen über alternative Kraftstoffe zu beantworten, schärfst du deinen Verstand und verbesserst deine kognitiven Fähigkeiten.

4. Es ist ein Stimmungsverstärker

Die Teilnahme an einem Quiz kann Stress abbauen und Sie glücklich machen. Dieses lustige Quiz wird Ihnen ein Lächeln ins Gesicht zaubern und Ihnen helfen, die großartige Arbeit, die geleistet wird, um die Welt sauberer zu machen, positiv zu sehen.

5. Es hilft Ihnen, Freunde zu finden

Wenn Sie Ihre Quizergebnisse mit Freunden und Kollegen teilen, können Sie Ihre sozialen Kontakte stärken und mit anderen in Kontakt kommen, die Ihr Interesse an alternativen Kraftstoffen und erneuerbaren Ressourcen teilen. Wer weiß, vielleicht treffen Sie sogar einen Liebhaber von erneuerbaren Dieselmotoren, der in Ihrer Nähe wohnt!

Also, worauf warten Sie noch? Machen Sie eine Auszeit von Ihrem Tag und machen Sie sich mit diesem spaßigen Rätsel um alternative Kraftstoffe und erneuerbare Ressourcen eine Selbstentdeckung. Stärken Sie Ihre Neugierde und gewinnen Sie wertvolle Einblicke in die Zukunft von Energie und Kraftstoffen. Und vielleicht finden Sie auf dem Weg dorthin auch neue Freunde. Vergessen Sie nicht, dass wir auf einem Weg in eine nachhaltigere Zukunft sind, und alternative Kraftstoffe sind ein bedeutender Schritt in diese Richtung.