Ammoniak Dual-Fuel Brennverfahren im Projekt „AmmoniaMot“

Projektbeschreibung

Etwa 3 % des weltweiten Energiebedarfs und rund 7 % des Erdölverbrauchs entfallen auf den maritimen Transport. Das Ziel der Internationalen Seeschifffahrts-Organisation (IMO), die CO2-Emissionen bis zum Jahr 2050 um 50 % im Vergleich zum Jahr 2008 zu reduzieren, kann dabei nur durch eine massive Umstellung auf kohlenstofffreie Kraftstoffe erreicht werden. Ammoniak ist ein bedeutender Energieträger für die Dekarbonisierung der Seeschifffahrt und zeichnet sich in diesem Zusammenhang durch gute Rahmenbedingungen bei der Herstellung, Speicherung, sowie Infrastruktur aus.

Im Projekt AmmoniaMot ist das übergeordnete Ziel der WTZ Roßlau ein Ammoniak-Dual-Fuel-Brennverfahren an einem Einzylinder-Forschungsmotor zu erarbeiten. Dieses Ziel lässt sich in drei einzelne Entwicklungsziele untergliedern, welche im Forschungsverbund erarbeitet werden.

Das erste Ziel ist es, einen tiefgreifenden Einblick in das Brennverhalten von Ammoniak (NH3) zu erlangen. Dies soll durch eine grundlegende Literaturrecherche, Untersuchungen am Einhubtriebwerk (RCEM) und 3D-CFD-Simulationen zusammen mit der TU München ermöglicht werden. Dieses Wissen wird bei der Auslegung und Entwicklung des Ammoniak-Dual-Fuel-Injektors bei Woodward L’Orange und den späteren Einzylinder-Untersuchungen im WTZ Roßlau genutzt. Auch die wirtschaftlichen Aspekte werden in einer Benchmark-Untersuchung für Ammoniak beleuchtet und mit weiteren erneuerbaren Energieträgern gegenübergestellt.

Das zweite Ziel umfasst den Aufbau eines Ammoniak-Kraftstoffsystems an einem Motorenprüfstand der WTZ Roßlau gGmbH, welches die Basis für die späteren Einzylinder-Untersuchungen darstellt. Die Planung und der Aufbau der Ammoniakperipherie ist unter Berücksichtigung sämtlicher Sicherheitsstandards ein großer Entwicklungsschwerpunkt und benötigt besondere Lagerungsrandbedingungen, sowie spezielle Anforderungen an die ammoniakfördernden Komponenten. Dafür ist ein vollumfängliches Sicherheitskonzept für den sicheren Umgang mit Ammoniak zu erarbeiten, entsprechende Maßnahmen abzuleiten und diese umzusetzen.

Das dritte Ziel beinhaltet die Durchführung von Basisuntersuchungen am Einzylinder-Forschungsmotor, bei welcher die grundsätzlichen Randbedingungen des Ammoniak-Dual-Fuel-Brennverfahrens mit einer Ammoniak-Hochdruckeinspritzung ermittelt werden sollen. Dabei wird das Brennverfahren für definierte Betriebspunkte hinsichtlich Motorwirkungsgrad, Schadstoffemissionen und Verbrennungsstabilität optimiert. Zielsetzung des Projekts ist es, mithilfe des leistungsfähigen Ammoniak-Dual-Fuel-Brennverfahren ein Optimum zwischen energetischem Ammoniakanteil und Kenngrößen aus der Motorentechnik zu finden. Bei den Abgasbestandteilen liegt in diesem Zusammenhang der Fokus auf der Minimierung der Stickoxid- und der Vermeidung von Ammoniakemissionen.

Projektstart
01/12/2020
Projektende
30/11/2023
Kategorie
Projekt