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Forschung Wissenschaftler erforschen Kraftstoff für saubere Verbrennungsmotoren

| Redakteur: Katharina Juschkat

Verbrennungsmotoren verursachen Emissionen, Stickoxide und Feinstaub. Mit einem synthetischen Kraftstoff wollen Forscher der TU München eine Alternative finden.

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Abgase vermeiden – das könnte mit einem synthetischen Kraftstoff gelingen, an dem zur Zeit die TU München forscht.
Abgase vermeiden – das könnte mit einem synthetischen Kraftstoff gelingen, an dem zur Zeit die TU München forscht.
(Bild: gemeinfrei / CC0 )

Sie verbrennen fast ohne unerwünschte Nebenprodukte wie Rußpartikel oder Kohlenwasserstoffe und könnten die Zukunft des Verbrennungsmotors sein – die Rede ist von synthetischen Kraftstoffe wie die Gruppe der Oxymethylenether (OME). Gegenüber anderen, schon länger bekannten Designerkraftstoffen bieten sie damit einen zusätzlichen Vorteil für die Luftqualität. Es gibt allerdings auch Nachteile: Die Herstellungskosten sind höher als die der fossilen Kraftstoffe und noch gibt es keine Anlagen für die Produktion.

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Das Projekt XME-Diesel, das vom Bundeswirtschaftsministerium gefördert wird, hat das Ziel, den Einsatz von OME voranzubringen. Auch Wissenschaftler des Lehrstuhls für Verbrennungskraftmaschinen der TU München sind an dem Projekt beteiligt. Sie haben untersucht, wie sich OME im Motor verhalten, welche Anpassungen nötig sind, damit die Verbrennung effizienter ist und wie stark sich die schädlichen Emissionen im Vergleich zu fossilen Kraftstoffen reduzieren lassen.

Synthetischer Kraftstoff ohne Ruß

Zunächst arbeiteten die Forscher mit Computer-Simulationen und Versuchen an einem Einzylindermotor-Prüfstand. Sie bestimmten die optimalen Parameter für die effiziente Verbrennung. So besitzt der synthetische Kraftstoff zum Beispiel einen geringeren Heizwert als Diesel. Das bedeutet, dass mehr Kraftstoff in den Motor gegeben werden muss, um die gleiche Leistung zu erreichen. Die Wissenschaftler passten die Einspritzventile daher dementsprechend an.

Da der synthetische Kraftstoff keinen Ruß produziert, ist es außerdem möglich, große Mengen an Abgas wieder in den Motor zurückzuführen, ohne dass der Einlasstrakt verschmutzt wird. Mit diesem Verfahren wird die Entstehung von Stickoxiden gebremst, weil das rückgeführte Abgas sehr hohe Temperaturen während der Verbrennung verhindert.

Im Anschluss testeten die Wissenschaftler die Parameter an einem Vollmotor-Prüfstand. Dabei handelt es sich um einen Serienmotor mit sechs Zylindern, der speziell für den Betrieb mit dem synthetischen Kraftstoff umgerüstet wurde. Die Versuche am Vollmotor bestätigten die vorherigen Ergebnisse.

Schadstoffemissionen könnten auf nahezu Null gesenkt werden

„Wir haben festgestellt, dass sich durch den Einsatz des Kraftstoffs die Schadstoffemissionen deutlich reduzieren lassen“, erklärt Dr. Martin Härtl, der das Projekt koordiniert. „Das Euro-6-Niveau, also der gültige Grenzwert, ist mit dem synthetischen Kraftstoff ohne Probleme erreichbar. Wir sind außerdem davon überzeugt, dass mit einer leistungsfähigen Abgasnachbehandlung die Emissionen sogar auf nahezu Null gesenkt werden können.“ Wird OME aus Abfall-CO2 – also Kohlendioxid, das etwa bei Prozessen in der Stahlindustrie, der Zementindustrie oder in Kohle- und Gaskraftwerken anfällt – und Strom aus erneuerbaren Quellen hergestellt, wäre es sogar klimaneutral.

Besonders interessant sei der Einsatz von OME vor allem für Fahrzeuge und Anlagen, bei denen der Verbrennungsmotor nicht einfach durch batterieelektrische Antriebe ersetzt werden kann, erklärt Härtl. So zum Beispiel Lkw, bei denen es sehr auf die Reichweite ankommt, die Energieversorgung in abgelegenen Gebieten sowie im Bereich der Luft- und Schifffahrt.

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