Biogene Kraftstoffe flexibel nutzen

Multi-Fuel-Brenngaserzeuger für BHKW´s in Entwicklung

Der in Entwicklung befindliche Multi-Fuel-Brenngaserzeuger könnte beispielsweise in Blockheizkraftwerken zum Einsatz kommen. Foto: Gerd – fotolia.com

4. Juli 2017 – Flüssige Brenn- und Kraftstoffe bestehen schon heute aus Gemischen konventioneller und alternativer Komponenten, wie zum Beispiel Diesel und Biodiesel. Die Vielfalt alternativer Brennstoffe wird in Zukunft weiter steigen, zum Beispiel durch hydrierte Öle aus Biomassereststoffen, mit denen die Treibhausgasemissionen mobiler und stationärer Anwendungen reduziert werden könnten. Durch biogene Anteile im Brennstoff ergeben sich aber auch schwankende Eigenschaften dieser „Future Fuels“, die im motorischen Verbrennungsprozess beherrscht werden müssen. Als Lösung dieser technischen Herausforderung entwickeln das OWI Oel-Waerme-Institut, das Institut für Mikroverfahrenstechnik am Karlsruher Institut für Technologie und das Zentrum für BrennstoffzellenTechnik in einem Forschungsprojekt einen neuartigen Brenngaserzeuger. 

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Bioöle aus Abfallstoffen

Neue flüssige Brennstoffe für den Hauswärmemarkt?

Durch Verfahrensschritte der Hydrierung kann aus alternativen Rohstoffen wie Altspeisefett oder Pflanzenölen wie Pyrolyseöl oder Tallöl hydriertes Bioöl entstehen, das ähnliche Eigenschaften wie Heizöl besitzt. Foto: TU Bergakademie Freiberg

31. Mai 2017 – Flüssige regenerative Energieträger müssten im Rahmen der Energiewende auf eine breitere Rohstoffbasis gestellt werden, damit sie einen höheren Beitrag zum Klimaschutz leisten können. Bei der Suche nach alternativen Rohstoffen ist die Nutzung von Abfallstoffen (Altspeisefette, Pyrolyseöl, Tallöl, etc.) zur Herstellung von synthetischen Brennstoffen mittels Hydrierung eine bisher noch wenig erforschte Option. Die Hydrierung von Pflanzenölen ist ein zunehmend bedeutsamer Prozess zur Gewinnung von hochwertigen Brenn- und Kraftstoffkomponenten aus nachwachsenden Rohstoffen. Ihre Eigenschaften sind denen von Diesel und Heizöl sehr ähnlich. Das Ziel der Forschung und Entwicklung ist ein Brennstoff auf dem technischen Niveau von Heizöl, der als hydriertes Bioöl (Hydrogenated Bio Oil, HBO) dem Heizöl beigemischt und als Ergänzung im Raumwärmemarkt genutzt werden könnte.

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Biogasmotor für Blockheizkraftwerke wird optimiert

Stromausbeute soll steigen

Mit Biogas betriebene BHKW´s können mit der Reformgasmotortechnologie und intelligenten Steuerungs- und Regelungstechniken Wärme und Strom noch bedarfsgerechter zur Verfügung stellen. Foto: Bertold Werkmann – fotolia.com

Mit Biogas betriebene BHKW´s können mit der Reformgasmotortechnologie und intelligenten Steuerungs- und Regelungstechniken Wärme und Strom noch bedarfsgerechter zur Verfügung stellen. Foto: Bertold Werkmann – fotolia.com

11. Mai 2017 – Blockheizkraftwerke (BHKW) mit Biogasmotoren wandeln regenerativ erzeugtes Biogas in Strom und Wärme, die in Strom- bzw. Nahwärmenetze eingespeist werden können. Dabei wird technisch bedingt mehr Wärme als Strom erzeugt. Um den Anteil der Stromwandlung von BHKW´s zu erhöhen, strebt ein neues Forschungsprojekt nun die Steigerung des elektrischen Wirkungsgrads von Blockheizkraftwerken mit Biogasmotoren an. Das Konzept sieht vor, dass in das BHKW eine Reformereinheit integriert und mit dem Gasmotor gekoppelt wird. 

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Elektromobilität

Weiterentwicklung von Kraftstoffen für den Einsatz in Plug-in-Hybridfahrzeugen

Die Qualität von Kraftstoffen im Tank von Hybridfahrzeugen ist Gegenstand eines Forschungsprojekts, an dem das Oel-Waerme-Institut beteiligt ist. Foto: stlee000 – fotolia.com

13. April 2017 – Die Autos der Zukunft sollen auch elektrisch fahren. Schon heute steigt der Anteil an Hybridfahrzeugen, die einen Verbrennungsmotor, einen Elektromotor und eine externe Lademöglichkeit für ihre Batterie haben (Plugin Hybrid Electric Vehicles, PHEV). Das wirkt sich auf das Tankverhalten aus, denn durch den Hybridantrieb sinkt der effektive Kraftstoffverbrauch und der Kraftstoff verbleibt länger im Tank als bisher. Die Folge: die Kraftstoffe können stärker altern. Zudem kann zukünftig ihre Zusammensetzung innerhalb bestehender Normen durch die zunehmende Beimischung von synthetischen und Biokraftstoffen variieren. Daraus entstehen neue Fragen zu ihrer Verwendbarkeit bei langen Verweilzeiten von zum Teil mehr als 6 Monaten im Kraftstoffversorgungssystem.

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Erfolgreiche Inbetriebnahme

Brennstoffzellensystem für Schiffe produziert Strom

Integration des Wasserstofferzeugers in den Container mit dem Brennstoffzellensystem. Foto: OWI

Integration des Wasserstofferzeugers in den Container mit dem Brennstoffzellensystem. Foto: OWI

2. Februar 2017 – Das im Forschungsprojekt „SchiffsIntegration Brennstoffzelle“ (SchIBZ) aufgebaute Stromaggregat auf Basis von Dieselkraftstoff und SOFC-Brennstoffzellen hat Ende 2016 die Stromproduktion aufgenommen. Nach der erfolgreichen Inbetriebnahme erreichte das System eine Leistungsabgabe von knapp 30 kW bei einem maximalen Bruttowirkungsgrad von 56 %. Im Vergleich zu klassischen Dieselgeneratoren, die Wirkungsgrade von bis zu 40 % erreichen, ist das Brennstoffzellenstromaggregat nicht nur energieeffizienter, sondern auch deutlich leiser und schadstoffärmer. Für die Schifffahrt ist die Reduzierung von Emissionen in Hafenbereichen sowie auf Küsten- und Flussfahrten aufgrund zunehmender nationaler und internationaler Reglementierungen zwingend erforderlich.

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Wirtschaftlichkeit von Industrieöfen erhöhen

Berechnungsmethodik könnte künftig die Lebensdauer metallischer Bauteile bewerten

Schaden an einem metallischen Strahlheizrohr durch hohe thermische Belastung.

Schaden an einem metallischen Strahlheizrohr durch hohe thermische Belastung. Foto: M. Hellenkamp, Fakultät für Georessourcen und Materialtechnik, RWTH Aachen

12. Dezember 2016 – Die Gebrauchsdauer thermisch hochbelasteter Komponenten in Thermoprozessanlagen wird dadurch begrenzt, dass es infolge der Beanspruchungen zu bleibenden Verformungen, oxidativem Metallabtrag und Rissbildungen kommt. Über die Optimierung der Komponenten können die Standzeiten von Industrieöfen verlängert und Instandhaltungskosten verringert werden. Die Wechselwirkung der verschiedenen Einflussgrößen ist insbesondere bei Temperaturwechselbeanspruchung, sehr hohen Temperaturen und relativ niedrigen mechanischen Lasten noch nicht richtig verstanden. Praxisübliche ingenieurmäßige Ansätze beschreiben das Verhalten der Werkstoffe unter diesen Bedingungen bisher mit unbefriedigender Genauigkeit.

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Neue Brennstoffzellen-KWK-Generation entwickelt

EU-Forschungsprojekt erfolgreich abgeschlossen

Eine neue Brennstoffzellen-KWK-Anlage absolvierte erfolgreiche Testläufe auf dem Prüfstand. Foto: OWI

Eine neue Brennstoffzellen-KWK-Anlage absolvierte erfolgreiche Testläufe auf dem Prüfstand. Foto: OWI

29. November 2016 – Im Rahmen eines europäischen Forschungsprojekts wurde der Betrieb einer neuen Kraft-Wärme-Kopplungsanlage (KWK) auf Basis von Brennstoffzellen demonstriert. Die zentrale Idee des Projektes ist, die Hochtemperatur-Polymerelektrolytmembran- (HT-PEM) Brennstoffzellentechnologie als KWK-Konzept für Anwendungen bis 100 kW elektrischer Leistung nutzbar zu machen. Die Technologie war in diesem Leistungsbereich bisher noch nicht verfügbar und erforderte daher die Neuentwicklung für die speziellen Anforderungen in Bezug auf Effizienz, Kosten und Lebensdauer der Brennstoffzellen. Die wesentlichen Einzelkomponenten des Systems sind ein Brenngaserzeuger und der Brennstoffzellen-Stack.

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Industrieöfen können effizienter und wirtschaftlicher werden

Entwicklung eines FLOX-Brenners für flüssige Brennstoffe

12. August 2016 – Die e-flox GmbH, das Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik der Universität Stuttgart und das OWI Oel-Waerme-Institut entwickeln gemeinsam ein neues Verbrennungskonzept für die Nutzung unterschiedlicher flüssiger und biogener Brennstoffe im FLOX-Verfahren. Beim FLOX-Verfahren, das in der Gasfeuerungstechnik für Thermoprozessanlagen bereits erfolgreich eingesetzt wird, findet eine flammenlose Oxidation beziehungsweise Verbrennung des Brennstoffes statt, was namensgebend für das Verfahren war. Mit flüssigen Brennstoffen betriebene Industrieöfen und industrielle Kesselfeuerungen könnten dadurch noch effizienter, kostengünstiger und schadstoffärmer werden.

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Schmierfette zeit- und kostensparend entwickeln

Forschung an neuer Prüfmethode

In einem Dauerlauftest wird Schmierfett in Wälzlagern unter Laborbedingungen mechanisch-dynamisch belastet, um Daten für die Entwicklung einer Screening-Prüfmethode zu gewinnen. Foto: Kompetenzzentrum Tribologie

In einem Dauerlauftest wird Schmierfett in Wälzlagern unter Laborbedingungen mechanisch-dynamisch belastet, um Daten für die Entwicklung einer Screening-Prüfmethode zu gewinnen. Foto: Kompetenzzentrum Tribologie

15. Juli 2016 – Die Entwicklung von Schmierfetten ist ein technisch und zeitlich aufwändiger Prozess. Typischerweise sind mehrere iterative Entwicklungszyklen mit wiederholten Stabilitätsuntersuchungen notwendig, die die Kosten mit jedem Zyklus erhöhen. Herkömmliche Freigabeuntersuchungen zur Bestimmung der Schmierfettstabilität sind teuer beziehungsweise aufwändig, einfache und aussagekräftige Stabilitätstests gibt es bisher nicht. Das Oel-Waerme-Institut und das Kompetenzzentrum Tribologie an der Hochschule Mannheim forschen mit der Unterstützung der DGMK Deutsche Wissenschaftliche Gesellschaft für Erdöl, Erdgas und Kohle e.V. daher an einer neuen Screening-Prüfmethodik, die schneller und kostengünstiger als bestehende Methoden Schmierfette und Additive charakterisiert.

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Ursachenanalyse innerer Ablagerungen an Dieselinjektoren

Entwicklung eines kostengünstigen Screening-Tests

Prüfstand zur Untersuchung innerer Ablagerungen an Dieselinjektoren. (Foto: OWI)

Prüfstand zur Untersuchung innerer Ablagerungen an Dieselinjektoren. (Foto: OWI)

12. Juli 2016 – Innere Ablagerungen in Dieselinjektoren sind ein Phänomen, das in den nächsten Jahren deutlich häufiger auftreten und vermehrt zu Fehlfunktionen von Injektoren führen könnte. Kontinuierlich steigende Einspritzdrücke von aktuell bis zu 2.500 bar in Kombination mit hochpräzisen Bauteilen wie Injektoren mit kleinen Öffnungsquerschnitten wirken bei hohen Temperaturen auch auf die Kraftstoffe ein. Um die Effekte der Bildung innerer Ablagerungen (Internal Diesel Injector Deposits, IDID) strukturiert zu untersuchen, führen das Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen an der TU Bergakademie Freiberg und das OWI Oel-Waerme-Institut ein Forschungsprojekt durch.

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