Projekte
Anwendung und Bewertung von Biokraftstoffen der 2. Generation
Kurzbeschreibung (Deutsch)
Im Rahmen dieses Projektes soll gezielt der Einfluss verschiedener Kraftstoffsorten und deren Eigenschaften auf den dieselmotorischen Gesamtprozess untersucht und bewertet werden. Durch die in Zukunft immer restriktivere Reglementierung hinsichtlich der Abgasemissionen bei Dieselkraftfahrzeugen ist es erforderlich, in vielen Bereichen des motorischen Entwicklungsprozesses Verbesserungen zu realisieren, um eine effizientere Ausnutzung der im Kraftstoff chemisch gebundenen Energie zu erzielen. Maßnahmen, welche die Gemischbildung und Entflammung des Kraftstoff-Luft-Gemisches wirksam optimieren und somit bereits innermotorisch die Emissionen wirksam verringern können, bieten den Vorteil kostenintensive Abgasnachbehandlungskonzepte im Zusammenhang mit der Vielzahl von Nachteilen, wie Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs und umfangreiche Steuerungs- und Regelungsstrategien zu vermeiden. Eine geeignete Maßnahme, welche ein großes Potential zur innermotorischen Emissionssenkung besitzt, ist der gezielte Einsatz von synthetischen Kraftstoffen oder Biokraftstoffen im Verbrennungsmotor. Mit einer definierten Zusammensetzung des Kraftstoffs und einer weitestgehenden Aromatenfreiheit als Ergebnis des Herstellprozesses können Partikelemissionen in erheblichem Maße ohne zusätzliche Maßnahmen gesenkt werden. Neben einer drastischen Absenkung der Emissionen (Partikel, Stickoxide) bei der Verwendung von Biokraftstoffen der 2. Generation tragen diese Kraftstoffe, aufgrund ihrer Herstellung aus Biomasse, zu einer weitestgehenden CO2-freien Transportpolitik bei.
Eine weitere große Bedeutung besitzt die Beeinflussung der Kraftstoffeigenschaften während des Betriebs des Verbrennungsmotors. Durch z.B. eine Erhöhung der Kraftstofftemperatur können die Verdampfungsbedingungen der Kraftstofftropfen nach erfolgter Einspritzung im Brennraum schneller erreicht werden und eine zunehmende Homogenisierung des Kraftstoff-Luft-Gemisches wäre das Ergebnis. Durch die gleichzeitige Vermeidung des Kraftstoffwandauftrages aufgrund der Verringerung der mittleren Penetrationstiefe des flüssigen Kraftstoffes können betriebspunktabhängig erhebliche Verringerungen der emittierten Abgase erzielt werden. Des Weiteren eröffnet eine Erhöhung der Kraftstofftemperatur und die hiermit verbundene bessere Verdampfung die Möglichkeit bei ausgewählten Betriebspunkten eine Druckverringerung im Einspritzsystem zu realisieren, wodurch der Wirkungsgrad des Gesamtprozesses erheblich gesteigert werden kann. Aufgrund des geringeren Druckniveaus im Einspritzsystem und der damit verringerten abrasiven Wirkung während des Betriebes werden einzelne Komponenten geschont. Eine erhöhte Langzeitstabilität z.B. für die Einlaufkanten der Einspritzlöcher und eine damit verbundene stabile Verbrennungsgüte inklusive der emittierten Abgase wäre gegeben.
Neben denen mit diesen Kraftoffen vorhandenen emissionssenkenden Potential sind aber auch im Rahmen eines solchen Projektes mögliche Beeinträchtigungen durch die Verwendung neuester Kraftstoffe zu untersuchen. Biokraftstoffe der 1. Generation, vor allem auf Basis von Rapssäuremethylester (RME), verursachen z. T. erhebliche Schäden an Pumpen aufgrund der verringerten Viskosität. Des Weiteren besitzen diese Kraftstoffe schlechtere Kaltstarteigenschaften als handelsübliche Dieselkraftstoffe und führen dadurch zu einer verringerten Kundenakzeptanz. Gemeinsam mit dem Projektpartner sind hierzu Lösungsvorschläge zu ergreifen.
Die Aufgabe der Technischen Universität Dresden in diesem Vorhaben ist es, mit den am Lehrstuhl Verbrennungsmotoren bereitstehenden Messträgern und der dadurch geschlossenen Messkette das Potential von Biokraftstoffen der 2. Generation und weiteren synthetischen Kraftstoffen in Verbindung mit aktuell angewandten Brennverfahren hinsichtlich ihres Wirkungsgrades und der Abgasemissionen im Vergleich zu konventionellen Dieselkraftstoffen zu untersuchen und eine Bewertung vorzunehmen. Mit den Ergebnissen können in Verbindung mit dem Projektpartner, der CHOREN GmbH, zukünftige Kraftstoffe und ihre Zusammensetzung für einen Serieneinsatz im Straßenverkehr festgelegt und ein großtechnischer optimaler Herstellprozess vorbereitet werden.
Eine weitere große Bedeutung besitzt die Beeinflussung der Kraftstoffeigenschaften während des Betriebs des Verbrennungsmotors. Durch z.B. eine Erhöhung der Kraftstofftemperatur können die Verdampfungsbedingungen der Kraftstofftropfen nach erfolgter Einspritzung im Brennraum schneller erreicht werden und eine zunehmende Homogenisierung des Kraftstoff-Luft-Gemisches wäre das Ergebnis. Durch die gleichzeitige Vermeidung des Kraftstoffwandauftrages aufgrund der Verringerung der mittleren Penetrationstiefe des flüssigen Kraftstoffes können betriebspunktabhängig erhebliche Verringerungen der emittierten Abgase erzielt werden. Des Weiteren eröffnet eine Erhöhung der Kraftstofftemperatur und die hiermit verbundene bessere Verdampfung die Möglichkeit bei ausgewählten Betriebspunkten eine Druckverringerung im Einspritzsystem zu realisieren, wodurch der Wirkungsgrad des Gesamtprozesses erheblich gesteigert werden kann. Aufgrund des geringeren Druckniveaus im Einspritzsystem und der damit verringerten abrasiven Wirkung während des Betriebes werden einzelne Komponenten geschont. Eine erhöhte Langzeitstabilität z.B. für die Einlaufkanten der Einspritzlöcher und eine damit verbundene stabile Verbrennungsgüte inklusive der emittierten Abgase wäre gegeben.
Neben denen mit diesen Kraftoffen vorhandenen emissionssenkenden Potential sind aber auch im Rahmen eines solchen Projektes mögliche Beeinträchtigungen durch die Verwendung neuester Kraftstoffe zu untersuchen. Biokraftstoffe der 1. Generation, vor allem auf Basis von Rapssäuremethylester (RME), verursachen z. T. erhebliche Schäden an Pumpen aufgrund der verringerten Viskosität. Des Weiteren besitzen diese Kraftstoffe schlechtere Kaltstarteigenschaften als handelsübliche Dieselkraftstoffe und führen dadurch zu einer verringerten Kundenakzeptanz. Gemeinsam mit dem Projektpartner sind hierzu Lösungsvorschläge zu ergreifen.
Die Aufgabe der Technischen Universität Dresden in diesem Vorhaben ist es, mit den am Lehrstuhl Verbrennungsmotoren bereitstehenden Messträgern und der dadurch geschlossenen Messkette das Potential von Biokraftstoffen der 2. Generation und weiteren synthetischen Kraftstoffen in Verbindung mit aktuell angewandten Brennverfahren hinsichtlich ihres Wirkungsgrades und der Abgasemissionen im Vergleich zu konventionellen Dieselkraftstoffen zu untersuchen und eine Bewertung vorzunehmen. Mit den Ergebnissen können in Verbindung mit dem Projektpartner, der CHOREN GmbH, zukünftige Kraftstoffe und ihre Zusammensetzung für einen Serieneinsatz im Straßenverkehr festgelegt und ein großtechnischer optimaler Herstellprozess vorbereitet werden.
Zeitraum
01.06.2006 - 30.11.2007
Art der Finanzierung
Drittmittel
Projektleiter
- Herr Prof. Dr.-Ing. Hans Zellbeck
Finanzierungseinrichtungen
- Sächsischen Staatsministeriums für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr (SMWA)
- Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE)
Kooperationspartnerschaft
national
Externe Kooperationspartner
- UET Umwelt- und Energietechnik Freiberg GmbH, - (Deutschland)
Website zum Projekt
Zugeordnete Profillinie
Energie, Mobilität und Umwelt
Relevant für den Umweltschutz
Ja
Relevant für Multimedia
Nein
Relevant für den Technologietransfer
Ja
Schlagwörter
Kraftstoff
Berichtsjahr
2007