Das Projekt "Teilvorhaben des Karlsruher Institut für Technologie (KIT): CF06_2.12" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Kolbenmaschinen durchgeführt. Das CAMPFIRE-Umsetzungsprojekt bündelt Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten für die Umsetzung der gesamten Transportkette für grünes NH3 am Standort Energiehafen Rostock-Poppendorf in der Region Nord-Ost. Ziel ist die Eröffnung der Vorteile des wirtschaftlichen Wasserstoffträgers Ammoniak. Neben Logistikstrukturen für den Ammoniak-Import und den Betrieb von Schiffen werden Lösungen für die Versorgungs-sicherheit durch regionale Erzeugung und Speicherung, dynamische Wandlungstechnologien für stationäre und mobile Energieversorgung sowie Versorgung von Tankstellen und Leitungen entwickelt. Des Weiteren werden sichere Lösungen für die wirtschaftliche Distribution von Ammoniak im industriellen Umfeld erschaffen. Im Rahmen des Teilvorhabens CF08-2.2 erfolgt die Auslegung des Brennverfahrens für kombinierte Nutzung von Ammoniak und Wasserstoff im Motor eines Fährschiffes. Neben den klassischen Fragestellungen bei einer Brennverfahrensentwicklung, Verdichtungsverhältnis, Luftüberschuss und Zündzeitpunkt für eine wirkungsgradoptimale und schadstoffminimale Energieumsetzung, sind in diesem Fall zusätzliche Parameter zu beachten. Einblasventile, bzw. Injektoren müssen ausgewählt und zielführend positioniert werden. Das Mischungsverhältnis der beiden Brennstoffe zur Luft muss systematisch festgelegt werden. Für diese Arbeiten wird ein Einzylinderforschungsaggregat der Firma Liebherr mit einem marinemotorentypischen Hubvolumen zur Verfügung gestellt. Die für den Betrieb mit Ammoniak und Wasserstoff zusätzlich benötigte Technik wird adaptiert. Nach erfolgreichem Aufbau und Inbetriebnahme des Einzylinderaggregates erfolgt eine ausführliche Untersuchung und Optimierung der im Betrieb der Fähre benötigten Betriebspunkte. Alle diese Arbeiten am Einzylindermotor sind wichtige, neue Eingangsdaten und Vorarbeiten, die im späteren Projektverlauf am COIL auf den Vollmotor übertragen werden, der in einem Folgevorhaben in das Fährschiff eingebaut werden soll.
Das Projekt "Die Abgasentwicklung im Dieselmotor: Unterthema: Untersuchungen des Zylinderinhaltes eines Einhubtriebwerkes zur Ermittlung der Bildungsgesetze von Abgaskomponenten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hannover, Institut für Kolbenmaschinen durchgeführt. Ziel der Forschung ist es, naehere Erkenntnisse ueber die reaktionskinetischen Ablaeufe im Brennraum eines Modelldieselmotors zu erlangen. Dazu wird durch am Einheitstriebwerk, das im Verbrennungsablauf mit der Dieselverbrennung zu vergleichen ist, die Reaktion zu einem vorwaehlbaren Zeitpunkt abgestoppt und das zum 'Einfrier'-Zeitpunkt vorliegende Brenngas mit GC-Analyse untersucht. Die einflussnehmenden Parameter wie Brenndauer, Zylinderwandtemperatur, Einspritzzeitpunkt, Einspritzmenge, Verdichtungsverhaeltnis, Gemischaufbereitung, Zuendzeitpunkt etc. koennen in weiten Bereichen variiert werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung und prototypische Darstellung von Zündkerze und Gasinjektor (PFI und DI Brennverfahren) für spezifischen Anwendungsfall 'Medium Duty' im Unimog" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Robert Bosch GmbH durchgeführt. Die Nutzfahrzeugindustrie (LKW, Land- und Baumaschinen) steht vor der großen Herausforderung kostengünstige und emissionsfreie Antriebssysteme anzubieten. Batterieelektrische Antriebe werden sich jedoch nur in eng begrenzten Nischen etablieren können. Brennstoffzellenfahrzeuge haben den Nachteil, dass sie ein Vielfaches eines Diesel-betriebenen kosten und das Antriebsaggregat zudem viel Einbauraum benötigt. Wasserstoffbasierte Verbrennungsmotoren sind eine effektive und kostengünstige Alternative, um emissionsfreie Antriebe für Nutzfahrzeuge zu realisieren und so das Portfolio geeigneter Antriebssysteme sinnvoll zu ergänzen. Im geplanten Vorhaben soll auf der Basis der Vorarbeiten und technologischen Kompetenzen der Partner ein komplettes, wasserstoffbasiertes Antriebssystem entwickelt, in Nutzfahrzeuge integriert und prototypisch erprobt werden. Hierbei stehen im geplanten Vorhaben Nutzfahrzeuge der mittleren Gewichtsklasse mit entsprechendem Medium-Duty Antriebsstrang im Fokus. Das Antriebssystem umfasst dabei nicht nur den Verbrennungsmotor, sondern z.B. auch neuartige Motorkomponenten, das Tanksystem, Regelventile, Leitungssysteme, Motorsteuerung, Sicherheitskonzepte u.a. Der inhaltlich breit angelegte Ansatz ist zwingend notwendig, um nach Ablauf des Fördervorhabens möglich schnell die Potenziale einer Serienentwicklung und -Produktion realistisch abschätzen zu können.
Das Projekt "Teilvorhaben: Konzeptionelle Untersuchung eines Hochleistungs-Wasserstoff-Motors in einer Prüfstandsumgebung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Wissenschaftlich-Technisches Zentrum für Motoren- und Maschinenforschung Roßlau gGmbH durchgeführt. Die Speicherung von erneuerbaren Energien mit Hilfe von Wasserstoff ist einer der wichtigsten Bausteine zur erfolgreichen Umsetzung der Energiewende. Der Energieträger Wasserstoff bietet zudem auch die Möglichkeit erneuerbare Energie aus sonnenreichen Ländern über Lange Weg zu transportieren. Für die Umwandlung des grünen Wasserstoffes in Strom und Wärme werden derzeit unterschiedliche Technologien weiterentwickelt und diskutiert. Der bisher mit kohlenstoffbasierten Energieträgern betrieben Verbrennungsmotor ist eine bisher zu wenig beachtete Alternative. Durch die Umsetzung von Wasserstoff kann dieser ohne Abgasemissionen betrieben werden. Als eine der ausgereiftesten Maschinen unserer Zeit gehört der Verbrennungsmotor gleichzeitig zur deutschen Kernkompetenz. Ziel dieses Projektes ist es auf Basis eines vielfach eingesetzten Generatormotors einen emissionsfreien Wasserstoffmotor darzustellen. Neben einer hohen spezifischen Motorleistung soll der Versuchsmotor auch einen beachtlichen elektrischen Wirkungsgrad aufweisen. Die für einen Wasserstoffbetrieb bekannten Verbrennungsanomalien in Form von sporadischen Selbstzündungen und Motorklopfen sollen durch eine gezielte Weiterentwicklung vermieden werden. Für die genannten Ziele müssen unterschiedlichste Motorparameter wie das Verbrennungsluftverhältnis, der Zündzeitpunkt, die Steuerzeiten und die Gemischaufbereitung analysiert und optimiert werden. Besonders die Aufladegruppe, die Gaseinblasung und die Nockenwellen müssen hierfür neu entwickelt, gefertigt und erprobt werden. Neben diesen Optimierungen erfolgen weitere Änderungen, um den Versuchsmotor an die sicherheitstechnischen Anforderungen des neuen Energieträgers Wasserstoff anzupassen. Um die Auswirkungen der Wasserstoffverbrennung auf die Triebwerksteile einschätzen zu können werden der Kolben, die Kolbenringe und die Laufbuchse am Ende der Versuche einer Analyse unterzogen.
Das Projekt "Vorhaben: Realisierung und Betrieb eines schnelllaufenden NH3-Forschungsmotors zur Entwicklung und Validierung von Simulationswerkzeugen für NH3 als Kraftstoff maritimer Antriebssysteme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Rostock, Lehrstuhl für Kolbenmaschinen und Verbrennungsmotoren durchgeführt. Im Projekt soll ein moderner schnelllaufender 1-Zylinder Forschungsmotor auf den Betrieb mit Ammoniak und Pilotstrahlzündung umgestellt werden. Mit dem umfangreich instrumentierten, hochflexiblen Forschungsmotor sollen Ammoniak-Brennverfahren umgesetzt werden und umfassende sowie hochgenaue Messdaten zum Zünd-, Brenn, und Emissionsverhalten für die Verbundpartner LOGE und FVTR zur Modellentwicklung und Modellvalidierung zur Verfügung gestellt werden. Damit liefern die experimentellen Arbeiten am 1-Zylinder und die erarbeiteten Messergebnisse einen entscheidenden Beitrag für das Verbundvorhabensziel, die Erstellung digitaler Motorentwicklungsmodelle für den Kraftstoff Ammoniak. Mit dem auf den Ammoniakbetrieb umgestellten Forschungsmotor werden in Messkampagnen detaillierte Messungen über das gesamte Drehzahl- und Lastspektrum durchgeführt. Hierbei werden u.a. das Kraftstoffsplit, Verbrennungsluftverhältnis, Zündenergiemenge, Zündzeitpunkt, Piloteinspritzparameter, Ansaugdruck und -temperatur systematisch variiert. Bezüglich der Zylindergröße und der Grundkonstruktion ist der Forschungsmotor relevant für Antriebe von Binnenschiffen, Behördenbooten und kleinen bis mittelgroßen Küstenmotorschiffen. Auf Basis der Projektergebnisse können wichtige, wissenschaftlich fundierte Aussagen zum Potential von Ammoniak zur Defossilierung der genannten Schiffskategorien getroffen werden. Wesentliche Erkenntnisse zum notwendigen Umrüstumfang der Motoren und zu möglichen Retrofit-Konzepten bilden eine wichtige Grundlage, um die Einführung von Ammoniak als Kraftstoff in der Schifffahrt voranzutreiben. Das Projekt leistet damit einen wichtigen Beitrag zur maritimen Energiewende. Die Ergebnisse sollen auf einem Workshop, auf Tagungen und in wissenschaftlichen Veröffentlichungen in die Branche transferiert werden.
Das Projekt "Reduktion von Treibhausgasrelevanten Emissionen von Biogasmotoren mit Vorkammerzündung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Technische Verbrennung durchgeführt. Im Rahmen des Forschungsvorhabens werden Strategien zur 'Reduzierung der Methan- und Stickoxid-Emissionen in Biogasmotoren mit optimierten Zündkonzepten' untersucht. Bei Biogasmotoren sind insbesondere die hohen Methan-Emissionen zu nennen, die ein 25-fach höheres Treibhausgas-Potential (GWP) aufweisen und damit dem CO2-Vorteil der Biogasverbrennung entgegen stehen. In diesem Zusammenhang sollen Brennverfahren mit Vorkammerzündung untersucht und entwickelt werden, die ein Treibhausgas-Reduktionspotential gegenüber konventionellen Zündverfahren aufweisen. Das Konzept der Vorkammerzündung für Großgasmotoren mit Leistungen über 5 MW soll auf Biogasmotoren für mittlere BHKW-Anwendungen im landwirtschaftlichen Bereich (ca. 0,5 MW) adaptiert werden einschließlich der Vorteile wie Effizienz und geringe Emissionen. Der Einsatz von Vorkammerzündstrategien ist gerade bei schwer entzündlichen Biogasen in Biogasmotoren für BHKW-Anwendungen vorteilhaft, um eine schnelle und vollständige Verbrennung zu begünstigen. Wichtig wird das insbesondere bei schwankenden Gasqualitäten oder Mager-Brennverfahren. Unterstützend sollen Anpassungen an der Brennraumgeometrie vorgenommen werden, die der Flammenausbreitung und Emissionsminimierung dienlich sind. Die Brennraumanpassungen zielen darauf ab eine optimierte Ladungsbewegung im Brennraum zu generieren, die der Entstehung der Methan-Emissionen in kritischen Bereichen (Wand-, Feuerstegbereich) entgegenwirken soll. Die gewonnenen Erkenntnisse lassen sich direkt in bestehende Biogasmotoren für BHKW-Anwendungen umsetzen, z.B. durch Umrüstlösungen bestehender Zündanlagen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung einer Glüh-/Zündkerze" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Aachen, Lehrgebiet Hoch- und Höchstfrequenztechnik durchgeführt. Das Verbundvorhaben will im Rahmen der Förderbekanntmachung Energiewende im Verkehr - Sektorkopplung durch die Nutzung strombasierter Kraftstoffe' des BMWi vom Frühjahr 2017 neue Wege in die CO2-neutrale Mobilität der Zukunft erarbeiten und demonstrieren. Dazu hat sich ein umfassendes Konsortium aus allen in der Bekanntmachung thematisierten Bereichen gebildet, um die beschriebene Problematik in seiner Gesamtheit angemessen bearbeiten zu können. Den effektivsten Weg für Transport, Lagerung und Einsatz großer Energiemengen ermöglichen flüssige Energieträger. Am sinnvollsten erscheinen dazu Kraftstoffe auf Basis von regenerativ erzeugtem Methanol. Neben dessen direkter Nutzung soll auch seine lokale Weiterverarbeitung zu reinen als auch zu heute beimischbaren Kraftstoffen untersucht werden. So soll MtG (Methanol-to-Gasoline) in einer Demonstrations-Anlage produziert und seine Nutzung im Ottomotor dargestellt werden. Für zukünftige Anwendungen werden weiterhin 2-Butanol und Methanol als Drop-In Fuel, Oktan-Booster und als Reinkraftstoff für Ottomotoren sowie OME/DME und 1-Oktanol unter der Berücksichtigung der Vielstofffähigkeit für Dieselmotoren betrachtet. Die Tauglichkeit der neuen Kraftstoffe soll unter realen Fahrbedingungen validiert werden; ihr Wirkungsgrad und ihre Umweltverträglichkeit sollen in den Herstellungs- und Verbrauchsketten sowie in Vertrieb und Markteinführung gesamtheitlich bewertet werden.
Das Projekt "Verbundvorhaben, Teilvorhaben deutscher Teil: Niedrigere Emissionen und höhere Effizienz bei der Verbrennung von Biokraftstoffen aus Indien: Entwicklung eines CFD-Modells für Praxisanwendungen auf der Basis validierter und reduzierter Verbrennungskinetik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Physikalisch-Technische Bundesanstalt durchgeführt. Fortgeschrittene Strategien zur Niedertemperaturverbrennung (low-temperature combustion, LTC) von Kraftstoffen sind ein vielversprechender Ansatz, um Stickoxid- und Partikelemissionen zu reduzieren. Gleichzeitig erlauben Biokraftstoffe Kohlenstoff-neutrale Kreisläufe. Zentrales Ziel der Forschungskooperation ist die Entwicklung eines vorhersagefähigen CFD-Modells mit gut validierter reduzierter Verbrennungskinetik, das die Verbrennung von aus Indien stammenden Karanja- und Jatropha-Biokraftstoffen zu modellieren vermag und für technische Anwendungen (wie z.B. in Motoren) geeignet ist. Die Validierung der Daten basiert auf experimentell in einer Rapid Compression Maschine (RCM) ermittelten Zündverzugszeiten und der Ermittlung von Speziesprofilen in homogenen Rührreaktoren (Jet stirred reactor, JSR). Zur Absicherung der CFD-Modelle werden die thermophysikalischen Eigenschaften der Biodiesel aus Indien rückgeführt bei erhöhten Temperaturen und Drücken ermittelt.
Das Projekt "Teilvorhaben KIT: Beforschung Keramikbauteile Hochdruckpumpe, tribologische Eigenschaften und Oberflächentexturierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Angewandte Materialien - Keramische Werkstoffe und Technologien durchgeführt. Ein strahlgeführtes, ottomotorisches Brennverfahren mit Hochdruck-Direkteinspritzung wird erforscht und entwickelt und an einem Versuchs-Vollmotor umgesetzt. Die angestrebte Erhöhung des Einspritzdrucks auf 600 bar wird eine Steigerung des motorischen Wirkungsgrads und damit einhergehend eine Verbrauchseinsparung von mindestens 10% ermöglichen. Gleichzeitig wird eine signifikante Reduzierung der HC-, Partikel- sowie NOx-Emissionen erwartet, die in der Folge eine Vereinfachung der Abgasnachbehandlung mit entsprechenden Kosteneinsparungen ermöglichen soll. Voraussetzung hierfür bildet die Entwicklung eines geeigneten und betriebsfesten Hochdruck-Einspritzsystems. Der Entwicklungsprozess wird mittels fortschrittlicher Messverfahren und mit aufwendigen Simulationswerkzeugen zielführend ergänzt. In diesem Teilprojekt soll für die Entwicklung und Anwendung innovativer keramischer Werkstoffe von den beiden Teil-Instituten IAM-KM und IAM-ZBS am KIT hierzu grundlegende Forschungsarbeit geleistet werden, die wesentliche Erkenntnisse und Beiträge zur Erreichung der notwendigen, hohen Einspritzdrücke liefert. Entscheidende Resultate dazu werden aus den systematischen Gefügevariationen der Oberflächentextur der neuartigen Keramikbauteile der Hochdruckpumpe und deren eingehende Eignungsuntersuchungen erwartet, die in Verbindung mit der mechanischen Charakterisierung und den tribologischen Modelluntersuchungen grundlegende Gefüge-Eigenschafts-Korrelationen liefern, die dann an realen Motorenkomponenten eingesetzt und überprüft werden.
Das Projekt "Development of highly-efficient low-emission log wood-fired closed fireplace INSERts thanks to an automated elecTRONIC control system (INSERTRONIC)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RIKA Innovative Ofentechnik GmbH durchgeführt.
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