Bei BorgWarner

Industrie

IM PORTRÄT: BORGWARNER IN NIEDERKERSCHEN

Der Weg hin zur grünen Mobilität führt unter anderem über BorgWarner in Luxemburg. Auf einem kleinen Rundgang erfahren wir, was genau sich hinter den Türen des Unternehmens abspielt.

Luxemburg ist einer der wichtigsten Finanzplätze in Europa und bietet Finanzexperten aus dem In- und Ausland sehr gute Jobchancen. Doch die Wirtschaft des Landes fußt natürlich nicht ausschließlich auf dem Finanzsektor. Bester Beweis dafür sind die vielen Unternehmen, die sich auf Spitzentechnologien und IT spezialisiert haben, aber auch – was weniger bekannt ist – Unternehmen aus der Automobilindustrie.

In diesem Zusammenhang besuchten wir BorgWarner in Niederkerschen. Das Unternehmen hat 2020 einen Teil der Aktivitäten des Automobilzulieferers Delphi, der seit den 1990er Jahren an diesem Standort aktiv war, übernommen. BorgWarner konzentriert sich dort auf die Elektrifizierung und Dekarbonisierung der Mobilität.

EIN BLICK ZURÜCK

Erstmals wurde der Standort 1970 von Terex zur Herstellung von Baumaschinen genutzt. Anfang der 1980er Jahre entwickelte er sich zu einem der wichtigsten technischen Zentren des Zulieferers AGC von General Motors. Der amerikanische Zulieferer, der 1999 nach seiner Privatisierung in Delphi umgetauft wurde, belieferte fast 20 Jahre lang die meisten Autohersteller der Welt mit Bauteilen aller Art (von Motoren und Klimaanlagen über Elektronik bis hin zu Batterien). 2017 führte eine Umstrukturierung zur Gründung von Delphi Technologies, das schließlich 2020 von BorgWarner übernommen wurde. Seitdem liegt der Fokus, trotz Fortführung der Entwicklungssparte für Verbrennungsmotoren, auf elektrischen Komponenten.

KURS AUF DIE ELEKTROMOBILITÄT

Heute ist der Standort Luxemburg mit einem Team von mehreren Hundert Mitarbeitern der europäische Sitz der Sparte Elektrifizierung. Dale Lehman, Chief Engineer Power Electronic, erklärt: „Die Nachfrage auf dem Markt ist sehr hoch, aber es fehlt uns an erfahrenen Mitarbeitern. Der Mangel an Talenten ist in den Bereichen Elektronik und Softwaredesign besonders hoch. Wir haben derzeit etwa 40 offene Stellen, finden aber keine Bewerber.“

Komponenten, die für den reibungslosen Betrieb moderner Elektrofahrzeuge unerlässlich sind, werden bei BorgWarner in Luxemburg entwickelt, getestet und

validiert. Dabei liegt der Fokus des Unternehmens unter anderem auf folgenden Elementen:

DC/DC-Wandler: Wird für die Schnittstelle zwischen dem 12-V-Niederspannungsnetz und dem Hochspannungsleistungsnetz (400 V bzw. 800 V) des Fahrzeugs verwendet.

BMS (Battery Management System):

Die Steuereinheit für die Antriebsbatterie ist von entscheidender Bedeutung. Davon hängen nicht nur Leistung und Lebensdauer der Batteriezellen ab, das System ist vor allem das Schlüsselelement für die thermische Sicherheit von Lithiumbatterien.

Wechselrichter: Arbeitet mit Spannungen von bis zu 800 V und fungiert als Steuereinheit für den Elektromotor. Indem er den Gleichstrom aus der Batterie in Wechselstrom umwandelt, reguliert er die Geschwindigkeit des Elektromotors je nach Fahrerwunsch und Steueralgorithmen. In der Bremsphase sorgt er auch für das Aufladen der Traktionsbatterie.

Das Produktportfolio des Unternehmens geht jedoch weit über die genannten Komponenten hinaus und deckt fast alle Anforderungen der Elektromobilität ab. Dale Lehman erklärt: „Der Markt entwickelt sich so schnell, dass es nicht möglich ist, durch die Einstellung von Personal Schritt zu halten. Wir müssen auch spezialisierte Unternehmen erwerben, um unsere Expertise auszubauen, so wie kürzlich mit Akasol, einem Spezialisten für Traktionsbatterien.“

Zur Konzeption und Entwicklung dieser neuen Produkte gehört auch, dass sie nach den Kundenvorgaben getestet und entsprechend deren Lastenheft validiert werden. Zu diesem Zweck verfügt der Standort über verschiedene Prüfmöglichkeiten, insbesondere:

• Umweltkammern: Nachhaltigkeit, Staub und Temperaturschocks

• ein Vibrationstopf, der Vibrationen aller Arten und Bereiche reproduziert

• zwei Hochspannungslabore (von 60 V bis 800 V)

• ein Niederspannungslabor (< 60 V)

• ein Labor für NVH-Tests (Geräusch, Vibration und Rauigkeit) und EMVAnalysen (elektromagnetische Verträglichkeit)

• ein dynamischer Prüfstand für Elektromotoren und Wechselrichter

Um diese Testanlagen besser zu verstehen, werfen wir einen genaueren Blick auf den dynamischen Prüfstand. „Vier Ingenieure steuern abwechselnd den Prüfstand, um den Elektromotor zu beschreiben, den Wirkungsgrad des Wechselrichters zu optimieren und vor allem alle Sicherheitsfunktionen zu überprüfen“, erklärt Dale Lehman. Dieses Gerät kann Drehzahlen von 20.000 U/min erreichen und einen Drehmoment von bis zu 1.000 Nm aufnehmen – beeindruckende Werte im Vergleich zu den Eigenschaften herkömmlicher Verbrennungsmotoren. Riesige Schaltschränke sind in der Lage, alle Arten und Verhaltensweisen von Batterien zu simulieren: von 12 V bis 800 V Spannung und bis zu einer Leistung von 800 kW.

Diese hochmoderne Ausrüstung erfordert hoch qualifiziertes und spezialisiertes Personal. Darin liegt die Schwierigkeit des technologischen Übergangs. In kürzester Zeit müssen Standorte umgebaut, Mitarbeiter ausgebildet und Kompetenzen erweitert werden. Eine enorme Herausforderung, die jedoch auch große Chancen bietet.

Wechselrichter

THERMIK UND WASSERSTOFF ALS ALTERNATIVE

Parallel zu diesem Wettlauf um die Elektrifizierung investiert BorgWarner auch weiterhin in andere Technologien. Das Unternehmen ist sich bewusst, dass der Elektroantrieb nicht alle Anforderungen erfüllen kann und Übergangstechnologien weiterhin unerlässlich sind.

Baudouin Gomot, Fuel Injection System Manager, erklärt: „Mit dem Wettlauf um

die Elektrifizierung werden die Budgets für die Entwicklung des Verbrennungsmotors in Europa auf ein Minimum reduziert. Einige Märkte sind aber noch nicht reif für die Elektrifizierung, zum Beispiel Indien und Brasilien, wo eine massive Elektrifizierung mittelfristig unmöglich ist. Für diese Märkte ist ein Budget von 12.000 Euro für den Kauf eines Fahrzeugs enorm und der Aufbau eines Ladenetzes steckt noch in den Kinderschuhen. An dieser Stelle kommen speziell Lösungen zur Reduzierung der CO2-Emissionen von Verbrennungsmotoren, die mit alternativen Kraftstoffen wie Ethanol oder Methanol betrieben werden, ins Spiel. Auch grüner Wasserstoff rückt in den Fokus, insbesondere für Einsatzzwecke, die eine hohe Energiedichte in Verbindung mit einer großen Reichweite erfordern.“

Tatsächlich hat aber auch der Verbrennungsmotor noch großes Potenzial und muss nach Ansicht des Experten in verschiedene Richtungen weiterentwickelt werden: „Wir müssen auf Effizienzoptimierung ausgerichtete Lösungen wie Verbrennungsmotoren entwickeln, die zu 100 Prozent auf die Hybridisierung ausgelegt sind, zum Beispiel mit Vorkammern und sehr gezielten Einsatzbereichen. Auf diese Weise können sehr hohe Wirkungsgrade von etwa 50 Prozent wie in der Formel 1 erreicht werden. Handelt es sich bei dem in diesen Motoren verwendeten Kraftstoff um Wasserstoff, entsteht bei der Verbrennung kein CO2 und gleichzeitig werden die Euro6d-Schadstoffnormen ohne Abgasnachbehandlung eingehalten.“

Der Wasserstoff-Verbrennungsmotor bietet einige Vorteile:

• Der Gesamtwirkungsgrad ist mit dem einer Brennstoffzelle (BZ) vergleichbar. Im Gegensatz zur BZ ist die Qualität des Wasserstoffs jedoch kein Problem (die BZ verlangt eine Reinheit von 99,9 Prozent), sodass er ohne Bedenken per Pipeline transportiert werden kann.

• Wird Wasserstoff als Speicherenergieträger für erneuerbare Energien verwendet, ist es sinnvoller und einfacher, ihn direkt in einem Verbrennungsmotor zu verwenden, anstatt ihn über eine KraftWärme-Kopplung (KWK) wieder in Strom umzuwandeln, um ein batteriebetriebenes Elektrofahrzeug aufzuladen (die Wirkungsgrade von 50 Prozent für die KWK und 85 Prozent für das Aufladen des Fahrzeugs ergeben in der Summe einen Gesamtwirkungsgrad von 42,5 Prozent).

• Das Nachrüsten von Standard-Verbrennungsmotoren auf Wasserstoff ist relativ einfach zu bewerkstelligen und weniger kostspielig als das Ersetzen einer Flotte durch batteriebetriebene Fahrzeuge. Für lange Strecken ist der Verbrennungsmotor (aufgrund von Reichweite und Betankungszeiten) nach wie vor eine praktischere Lösung als ein batteriebetriebenes Elektrofahrzeug.

• Die technologische Vielfalt verringert die Abhängigkeit Europas, das nicht über die Ressourcen für die Herstellung von Traktionsbatterien verfügt.

Unter dem Strich gestaltet sich die Situation komplex. Die Lösung scheint darin zu liegen, dass mehrere Technologien über viele Jahre hinweg koexistieren werden, je nachdem, an welchem Standort und zu welchem Zweck die Fahrzeuge eingesetzt werden.

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