Wasserstoff im Motorsport – am Beispiel der Dakar Rallye

Die „Future Mission 1000“ der Dakar Rallye wurde 2021 ins Leben gerufen

Experten sind sich einig: Wasserstoff als Antriebstechnologie für Pkw ist aufgrund der geringeren Energieeffizienz und höheren Kosten derzeit weniger sinnvoll. In der Schwerlastmobilität hingegen bietet Wasserstoff signifikante Vorteile und wird dort künftig eine wichtige Rolle spielen. Immer wieder erscheinen zudem Berichte über den Einsatz von Wasserstoffantireben im Motorsport. Viele halten dies für reines Marketing, doch auch in diesem Bereich bieten wasserstoffbetriebene Fahrzeuge viele Vorteile gegenüber rein elektrischen Varianten. Warum Wasserstoffantriebe im Motorsport sinnvoll sind, wie die Fahrzeuge mit wasserstofftauglichen Komponenten für den Einsatz von Wasserstoff umgerüstet werden und was für eine Rolle die Dakar Rallye dabei spielt, erfahren Sie hier.

Wasserstoffantriebe werden im Motorsport aus mehreren Gründen eingesetzt. Sie bieten neben ökologischen auch technologische Vorteile: Im Vergleich zu herkömmlichen Antrieben sticht vor allem die CO₂-Reduktion hervor, und im Gegensatz zu Elektrofahrzeugen verfügen Wasserstofffahrzeuge über eine höhere Leistung.

Wasserstoff kann als Treibstoff entweder in einer Brennstoffzelle oder in einem modifizierten Verbrennungsmotor verwendet werden. Beide Methoden bieten eine hohe Effizienz und Leistung, die mit den traditionellen Antrieben konkurrieren kann. Darüber hinaus ermöglicht der Wasserstoffantrieb eine schnelle Betankungszeit, was besonders im Motorsport wichtig ist.

Der wasserstoffbetriebene HYSE-X1 habe die 46. Rallye Dakar erfolgreich abgeschlossen, heißt es von Toyota.

Die klimaneutrale Dakar Rallye

Die Dakar Rallye gilt als die bedeutendste Langstrecken- und Wüsten Rallye der Welt. Das jährliche Rennen wird von der Amaury Sport Organisation (A.S.O.) organisiert und findet seit 2020 in Saudi-Arabien statt. Dieses Jahr wurde das Rennen vom 3.-17. Januar auf der Stecke von Bisha (im Westen des Landes fast am Roten Meer) nach Shubaytah (im Osten des Landes fast am Persischen Golf) ausgetragen. Das Ausdauergeländerennen assoziieren die meisten mit einem staubigen Rennen von Verbrennern in der Wüste.

Mit dem neuen Format „Future Mission 1000“ will der Veranstalter neue Wege in Richtung eines nachhaltigen Rennsports einschlagen. Das Besondere an diesem Wettbewerb ist, dass nur drei verschiedene Antriebstypen zugelassen sind: vollständig elektrisch, vollständig wasserstoffbetrieben und Hybridtechnologie.

Die Teilnehmer des Rennens müssen einen 100 Kilometer langen Abschnitt befahren, der sich auf insgesamt 1.000 Kilometer in zwölf Etappen summiert. Ziel ist es, an die Grenzen der neuen Technologien zu kommen und diese unter maximaler Belastung durch Geröll, Sand, Felsen, feinen Staub sowie harte Schläge und Vibrationen zu testen.

Das als härteste Rallye der Welt bezeichnete Rennen sei die perfekte Bewährungsprobe für alternative Antriebe. Die Teilnehmer wollen die Gelegenheit nutzen, die Leistung der Antriebe unter den dort herrschenden Bedingungen zu erproben und potenzielle Probleme zu entdecken. Das Ziel ist eine beschleunigte (Weiter-) Entwicklung. Gleichzeitig dient die Dakar-Teilnahme als Demonstration, um Präsenz und Initiativen zu fördern und ein globales, branchenübergreifendes Netzwerk für alternative Mobilität aufzubauen.

Der umgerüstete E-Lions H2 Rock-Pick-up bei der Zieleinfahrt

Wasserstofffahrzeuge bei der „Future Mission 1000“

Bei dem diesjährigen emissionsfreien Rennen traten von insgesamt neun Teilnehmern vier Wasserstofffahrzeuge und ein Brennstoffzellenfahrzeug an, darunter der neue HySE-X1 Rallye-Prototyp von Toyota sowie ein umgerüsteter E-Lions H2 Rock-Pick-up.

Der mit einem Wasserstoffmotor ausgestattete Rallye-Wagen ist ein Gemeinschaftsprojekt vom japanischen Forschungsverbund Hydrogen Small mobility & Engine technology (HySE). An dem Projekt arbeiten unter anderem Toyota, Honda und Suzuki mit.

Der an einen Strandbuggy erinnernde HySE-X1 basiert auf einem Fahrgestell, das vom belgischen Motorsportteam Overdrive Racing für den Dakar-Start modifiziert wurde. Der Rallye-Wagen mit einem Gewicht von 1,5 t ist etwa 3,5 m lang, 2 m breit und 1,7 m hoch. Neben einem Wasserstofftank und entsprechender Kraftstoffversorgung kommt ein Wasserstoffmotor für Motorräder zum Einsatz: Der flüssigkeitsgekühlte Viertakt-Reihenvierzylinder mit Kompressoraufladung / DOHC 16 verfügt über einen Hubraum von 998 ccm.

Der Gewinner der „Future Mission 1000“ 2024 (Quelle: Amaury Sport Organisation

Die Umrüstung des E-Lions H2 Rock-Pick-up

Zu Beginn stand die Vision von E-Lions H2, mit einem emissionsfreien Fahrzeug an der Dakar Rallye teilzunehmen. Das Unternehmen, das dieselbetriebene Fahrzeuge auf Brennstoffzellen umrüstet, will seine Idee innerhalb von drei Monaten in die Realität umzusetzen.

Der E-Lions Rock, ein 3,3 Tonnen schwerer Pick-up, wurde schließlich von E-car-tech, einem Engineering-Partner für Elektromobilität und Iontrak, einem Lieferanten von Wasserstoffsystemen, umgerüstet und mit einer Brennstoffzelle ausgestattet.

Eine der größten Herausforderungen dabei sei gewesen, innerhalb der kurzen Zeitspanne das Fahrzeug mit den dazugehörigen Komponenten umzurüsten, damit es den Extrembedingungen der Wüste in Stand hält.

H₂-ready-Komponenten des Pick-ups

Voss Fluid, ein Hersteller von Verbindungssystemen für die Mobil- und Stationärhydraulik und für Wasserstoffanwendungen aus Wipperfürth, entwickelte und lieferte das gesamte Leitungssystem. Dazu gehörten unter anderem Anschlusskomponenten für den Hoch- und Niederdruckbereich des Fahrzeugs, um an die Schnittstellen zwischen Befüllstutzen/Receptacle bis zum Einlass an die Brennstoffzelle anzuschließen.

Hierzu wurde auf das Rohrumformsystem VOSSLok40 gesetzt. Bei diesem wird unter Anwendung einer speziellen Umformmaschine am Rohrende eine Dicht- und Haltekontur angeformt, die laut Hersteller selbst unter anspruchsvollen Bedingungen eine maximale Leckagesicherheit bei Nenndrücken bis 700 bar gewährleistet.

Die Edelstahlkomponenten seien außerdem korrosionsbeständig gegen Umwelteinflüsse – genau das, was während der Rallye erforderlich war. Zusätzlich wurde das Fahrzeug mit einem Wasserstoffsensor und Schnüffler überprüft. Der Sensor überwachte den dauerhaften Betrieb, und die Schnüffelmethode wurde an den einzelnen Schnittstellen vorab durchgeführt. Bei einer Leckage hätten die Sensoren den Austritt des Mediums detektiert und so die Weiterfahrt des Fahrzeugs verhindert.

Ergebnis des Rennens und Ausblick in die Zukunft

Aufgrund der geringen Zeit seien keine Tests im Vorfeld der Rallye vor Ort möglich gewesen, heißt es vom Leitungssystem-Hersteller. Immerhin konnte der termingerechte Start erreicht werden.

Die Gemeinschaftsleistung zahlte sich nach aus: Der E-Lions H2 Rock erreichte mit dem Team Stichting Rainbow Trucks und dem niederländischen Fahrer Dick Zuurmond das Ziel ohne Ausfälle als fünftes Fahrzeug. Der Rallye-Wagen HySE-X1 von Toyota landete knapp vor dem Pick-up auf Platz vier. Die „Future Mission 1000“ hat das KH7-Ecovergy-Team mit dem MAN TGA 26.480 Hydrogen Truck gewonnen.

Das „Future 1000“-Rennen der Dakar Rallye zeigt einmal mehr, dass sich der Fahrzeugbau immer stärker auf alternative Antriebe ausrichtet. Der Veranstalter geht davon aus, dass der Bedarf an alternativen Fahrzeugantrieben dadurch weiter ansteigen wird. So könnte auch Wasserstoff als Kraftstoff günstiger werden, und seine Produktionskosten dürften sich durch eine Entwicklung der Produktionstechnologie hin zur Serienfertigung reduzieren. Hersteller von wasserstofftauglichen Komponenten wie Voss Fluid zeigen mit Modellvorhaben der Umrüstung eines Ralley-Wagens auf den Wasserstoffantrieb, dass klimaneutrale Technologien auch im Rennsport eine Zukunft haben.