Projekte im Forschungscluster

Die im Folgenden vorgestellten Projekte wurden im Forschungscluster Future Fuels zusammengefasst. Sie sind unterteilt in die beiden Bereiche „Moderne Technologien und Verbrennungskonzepte“ und „Einsatz treibhausgasreduzierter Brenn- und Kraftstoffe“. Projektsteckbriefe mit einer Kurzbeschreibung und Informationen zu Laufzeiten, Forschungspartnern, Fördergeldgebern und Forschungsbudgets finden Sie durch einen Klick auf die Links.

Einsatz von Kraftstoffen mit regenerativen Anteilen in Fahrzeugen

Hardware-in-the-Loop-Prüfstand zur Qualifizierung von Brenn- und Kraftstoffen. Foto: OWI

Im Vorfeld von Flottentests beziehungsweise der Markteinführung alternativer Kraftstoffe ist die Prüfung ihrer Lagerungsstabilität beziehungsweise ihres Alterungsverhaltens ebenso wichtig wie die Untersuchung ihrer Verträglichkeit mit den Materialien des Tanks und des Kraftstoffführungssystems. Das betrifft sowohl die Wirkung des Kraftstoffs auf im Fahrzeugbau verwendete Metalle als auch Kunststoffe. Die OWI Science for Fuels gGmbH entwickelt in Forschungsprojekten Methoden zur Untersuchung der Kompatibilität von Kraftstoffen mit der Anwendungstechnik. So untersucht OWI beispielsweise mit gezielten Alterungsmethoden die Kraftstoffalterung und Werkstoffverträglichkeit von Kraftstoffen und Blends sowie die Wirkung potenziell erforderlicher Kraftstoffadditive zur Verhinderung möglicher Korrosion und Quellwirkungen. Gealterte Kraftstoff- und Materialproben prüft und bewertet das Forschungsinstitut in chemisch-physikalischen Analysen auf potenzielle Veränderungen. Loop-Concept-Tests ergänzen diese Untersuchungen bei Bedarf. In diesem Testaufbau fließen Kraftstoffe und verschiedene Blends sowie Additivbeimischungen unter forcierten und anwendungsnahen Bedingungen durch kraftstoffführende Bauteile, so dass Alterungseffekte im Realbetrieb in relativ kurzer Zeit zu antizipieren und zu bewerten sind.

Robust and Efficient processes and technologies for drop in renewable FUELs for road transport (REDIFUEL)
Das übergeordnete Ziel von REDIFUEL ist die nachhaltige Nutzung verschiedener biogener Rohstoffe zur Herstellung eines erneuerbaren Diesel-Biokraftstoffs, der in jedem Mischungsverhältnis mit herkömmlichen Kraftstoffen kompatibel (drop-in fähig) ist. Dazu sind neue Technologien und Prozesse für die Herstellung erneuerbarer Kraftstoffe erforderlich.

Closed-Carbon-Cicle-Mobility (C³-Mobility)
Optionen für verschiedene klimaneutrale, strombasierte Kraftstoffe sind Gegenstand des Forschungsprojekts „C³-Mobility“. (Hergestellt werden sie aus CO2, Wasser und regenerativ erzeugtem Strom.) Eine vorab durchgeführte Bewertung ergab, dass für die Herstellung der „Methanolpfad“ gute Voraussetzungen bietet, die hohen Anforderungen an neue Kraftstoffe zu erfüllen.

Nachhaltige Mobilität mit synthetischen Kraftstoffen (NAMOSYN)
Im Projekt werden die nachhaltige Herstellung und Verwendung von synthetischen Kraftstoffen unter ökologischen, ökonomischen und gesellschaftlichen Kriterien erforscht. Untersuchungsgegenstand sind verschiedene Kraftstoffalternativen wie Oxymethylenether (OME) als Dieselkraftstoff sowie Methylformiat (MeFo) und Dimethylcarbonat (DMC) als Ottokraftstoffe.

Normung alternativer Kraftstoffe (NormAKraft)
Die erforderliche Kompatibilität neuer alternativer CO2-reduzierter Kraftstoffe und deren Mischungen auch mit fossilen Komponenten sowie Materialien und technischen Systemen ist Gegenstand des Projekts NormAKraft. Das umfasst die Erfüllung geltender Regularien, insbesondere der Normkonformität gemäß DIN EN 228 oder DIN EN 590 für Benzin- und Dieselkraftstoffe sowie ihre Einordnung in die bestehenden nationalen und internationalen Regularien.

Untersuchung der technischen Grundlagen zur Standardisierung von Methanol-Kraftstoffen in Europa (Methanol Standard)
Die technischen Grundlagen für die Normung von Methanol-Kraftstoffen in Europa zu erstellen, ist der Gegenstand Forschungsprojekts, um so den Weg zur Zertifizierung und Markteinführung von Methanol-Kraftstoffen ebnen. Auf dem Weg dahin sind einige technische Voraussetzungen zu klären.

Lignin als Rohstoff für Schifffahrtsbrennstoffe (IDEALFUEL)
In dem EU-finanzierten Forschungsprojekt strebt ein internationales Konsortium die Entwicklung neuer Produktionsmethoden für nachhaltige Schiffkraftstoffe an, die Schweröle in der Schifffahrt ersetzen sollen. Ziel ist die Entwicklung neuer, effizienter und kostengünstiger Methoden zur Herstellung schwefelarmer Schweröle aus holzbasierter Non-Food-Biomasse, um nachhaltige Alternativen zu schaffen.

Kraftstoffe für Plugin Hybrid Electrical Vehicles (PHEV):
Untersuchung der Wechselwirkungen von Kraftstoffen und kraftstoffführenden Komponenten in Hybridfahrzeugen bei Verweilzeiten der Kraftstoffe von bis zu 6 Monaten im Tank

Einsatz von Brennstoffen mit regenerativen Anteilen in modernen Heizungstechnologien

Proben von Brennstoffen werden
in Klimakammern auf ihre
Langzeitstabilität getestet. Foto: OWI

Biogene Brennstoffe weisen ein anderes Alterungsverhalten auf als konventionelle fossile Brennstoffe. Zur Aufklärung der damit verbundenen Phänomene führt OWI unter anderem Untersuchungen zur Vermeidung von höhermolekularen Alterungsprodukten in Mitteldestillaten mit biogenen Komponenten unter anwendungstechnischen Randbedingungen durch. Die Arbeiten werden ergänzt durch die Entwicklung geeigneter Prüfmethoden zur Bewertung der Material-Beständigkeit von Bauteilen in Mitteldestillatanwendungen. Diese Prüfmethoden können weiterentwickelt werden für praktische Anwendung wie beispielsweise Schnelltests für Heizungskomponenten unter anwendungsnahen Bedingungen.

Schnelltest für Heizungskomponenten
Im Rahmen des Forschungsvorhabens wird ein Prüfverfahren für die Untersuchung der Beständigkeit von relevanten Werkstoffen in Heizöl-FAME-, Heizöl-HVO-FAME- und Diesel-FAME-Blends entwickelt, welches für eine Anwendung bei den Bauteilherstellern geeignet ist.

Lagerungsstabilität von Mitteldestillaten
Die ablaufenden Alterungsmechanismen und bislang unbekannte chemische und physikalische Phänomene während der Lagerung werden beispielhaft an Brenn- bzw. Kraftstoffen bestehend aus FAME, HVO und Heizöl mit hohen paraffinischen Anteilen detailliert untersucht und aufgeschlüsselt.

Bestimmung der Fuel-Stabilität mit Sensoren
OWI sucht nach einer kostengünstigen Methode, um mit Hilfe von Sensoren und anhand geeigneter Parameter valide Hinweise zur Langzeitstabilität von flüssigen Brenn- und Kraftstoffen ableiten zu können.

Moderne Technologien und Verbrennungskonzepte

SchIBZ – SchiffsIntegration Brennstoffzelle:

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

Entwicklung eines SOFC-Brennstoffzellen-Stromaggregats für den Einsatz auf seegehenden Schiffen. Besonderheit: Der Wasserstoff wird aus Dieselkraftstoff erzeugt. SchIBZ ist ein Leuchtturmprojekt der Nationalen Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie. Die Entwicklungsarbeiten wurden bereits im Jahr 2011 begonnen und konnten im Jahr 2016 erfolgreich mit der Inbetriebnahme eines Prototypen beendet werden. In den Nachfolgeprojekten SchIBZ 2 (seit 2017)  werden die Arbeiten fortgesetzt. Ziel ist hierbei der Betrieb der Prototypen an Bord sowie die Fortentwicklung der Komponenten bis hin zur industriellen Reife.

Entwicklung eines Brennstoffzellensystems auf Basis von Diesel und Erdgas als Kraftstoff (MultiSchIBZ)

In „MultiSchIBZ“ entwickeln die Projektpartner zwei Prototypen praxistauglicher Brennstoffzellensysteme bis zur technischen Reife, das umweltschonenden Bordstrom auf Fahrgastschiffen erzeugen soll. Das System basiert auf SOFC-Brennstoffzellen, die mit schwefelarmem Dieselkraftstoff oder verflüssigtem Erdgas (Liquid Natural Gas, LNG) als Energieträger betrieben werden können.

Erzeugung von Wasserstoff aus flüssigen und gasförmigen Brennstoffen (Reformierung):

Der Reformgasmotor im Versuchsbetrieb auf dem Prüfstand der ECC Automotive GmbH. Foto: OWI

Dabei handelt es sich um eine Möglichkeit, alternative und auch höchst unterschiedliche neue Energieträger in bestehenden Effizienztechnologien zu nutzen. Bei der Reformierung werden die Brennstoffe in die Grundbestandteile Wasserstoff und Kohlenstoff zerlegt und das so erzeugte Synthesegas einem Prozess zur Energiewandlung, zum Beispiel einem Verbrennungsmotor, zugeführt. Die hierfür notwendigen Verfahren und Apparate (Reformer) werden beispielsweise im Forschungsprojekt „H2-Vario“ entwickelt. Der Schwerpunkt liegt hier auf der Verwendung flüssiger CO2-neutraler Energieträger. Zwei weitere Projekte beschäftigen sich mit der Nutzung von Abwärme aus Verbrennungsabgasen von Blockheizkraftwerken (BHKWs) kleiner Leistung durch Reformierungsverfahren. Ziel ist die Steigerung der elektrischen Effizienz von BHKWs mit Biogasmotoren.

KWK nutzt erneuerbare Energie (SmartCHP)
In einem EU-Forschungsprojekt wird einen neuartiger kleiner Kraft-Wärme-Kopplung-(KWK)-Motor entwickelt, der Biomasse zur Erzeugung von Wärme und Strom nutzt und erneuerbare Energien in den Heiz- und Kühlbereich einbeziehen könnte. Die wichtigste Neuerung soll die Verwendung von Schnell-Pyrolyse-Bio-Öl aus holziger und nichtholziger Biomasse in einem umgebauten Dieselmotor sein.

Entwicklung eines Verfahrens zur Erzeugung klimaneutraler Energieträger auf Basis von Biogas (Green-Bee)
Hochreines Methanol aus Klärgas herzustellen, das als Produkt vermarktbar ist, ist das Ziel des Forschungsprojekts. Auf der Basis einer bestehenden Methanolsyntheseanlage entsteht ein Demonstrator für einen optimierten Syntheseprozess von Methanol.

Synthese- und BtL-Kraftstoffe als Substitute für Heizöl
Das Projekt untersucht die Betriebssicherheit und Langlebigkeit bestehender Ölheizungen beim Einsatz von synthetischen oder biogenen Brennstoffen. Es werden Erkenntnisse angestrebt, in welchem Umfang bereits installierte Ölheizungen für den Langzeitbetrieb mit alternativen flüssigen Energieträgern gegebenenfalls angepasst werden müssen, oder ob eine Additivierung der Brennstoffe empfehlenswert ist.