Forschungsverbund entwickelt Lösungen für die Abgasnachbehandlung von stationär betriebenen Ammoniak-Motoren
LOGE Deutschland GmbH, Forschungszentrum für Verbrennungsmotoren und Thermodynamik Rostock (FVTR) GmbH, Photonion GmbH, Universität Rostock
Im Rahmen eines Verbundvorhabens mit dem Titel „Untersuchung von NH3-betriebenen Stationäranlagen hinsichtlich kritischer Schadstoffemissionen, THG-Wirkung, Gesundheits-gefährdung und Potenzialen zur Abgasnachbehandlung“ (kurz: „NH3-Stat“) sollen die Abgasemissionen verschiedener Betriebsmodi von mit Ammoniak betriebenen Motoren untersucht werden. Dabei soll der Verbund aus der LOGE Deutschland GmbH (LOGE), der Forschungszentrum für Verbrennungsmotoren und Thermodynamik Rostock GmbH (FVTR), der Photonion GmbH und der Lehrstühle für Analytische Chemie (LAC) und für Kolbenmaschinen und Verbrennungsmotoren (LKV) der Universität Rostock unter anderem die Abgasbestandteile identifizieren und geeignete Messverfahren und katalytische Abgasnachbehandlungsmöglichkeiten entwickeln. Das dreieinhalbjährige Forschungsprojekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) mit rund 3,5 Millionen Euro gefördert.
Ammoniak wird als Wasserstoffträger und damit als zukünftiger Energieträger angesehen. Aktuelle stationär betriebene Anlagen wie z. B. BHKWs können zukünftig nicht mehr mit fossilem Erdgas betrieben werden. Alternativen sind grünes, synthetisches Erdgas, Methanol, Wasserstoff oder Ammoniak. Aufgrund der Wirkungsgradvorteile von Ammoniak hinsichtlich regenerativer Erzeugung und Transport wird zunehmend damit gerechnet, dass dieser einen großen Anteil am zukünftigen Energieträgermix haben wird. Eine direkte Nutzung des Ammoniaks in Motoren macht aus Wirkungsgradvorteilen gegenüber einer vorherigen Umwandlung in Wasserstoff Sinn. Es ist jedoch bisher unklar, welche Brennverfahren hier geeignet sind und welche Folgen dies für die Abgasemissionen von Motoren haben wird.
Hier setzt das Verbundvorhaben „NH3-Stat“ an. Es werden zwei derzeit diskutierte Brennverfahren, Ammoniak-Diesel Dual-Fuel und Ammoniak-Wasserstoff fremdgezündet, am Versuchsträger des LKV umgesetzt und die Abgasbestandteile sowie Auswirkungen auf das Schmieröl untersucht. Parallel werden am Modellgasprüfstand der FVTR gängige Katalysatormaterialien auf deren Reduktionspotenziale hin untersucht und bewertet. Zeitgleich werden mit Hilfe von 3D-CFD Simulationen die motorischen Verbrennungsvorgänge im Detail analysiert. Der Partner LOGE modelliert und optimiert den Motorprozess sowie die katalytischen Reaktionen mit Hilfe hausinterner Software.
Aufgrund des stickstoffhaltigen Kraftstoffes Ammoniak (NH3) entstehen im Dual-Fuel-Betrieb Kohlenstoff-Stickstoff (CN) Verbindungen im Verbrennungsprozess. Um diese zu erfassen, entwickelt der LAC zusammen mit Photonion Messverfahren zur Quantifizierung der organischen Bestandteile in der Gas- und Partikelmasse.
Final wird FVTR zusammen mit dem LKV ein Abgasnachbehandlungssystem als Prototyp aufbauen und die Schadstoffreduktionspotentiale in einem praxisnahen Betrieb nachweisen.