Gasmotor der Zukunft, Ein Forschungsprojekt für die Steigerung der Energieeffizienz und die Anwendung Erneuerbarer Energiequellen

Ausgangssituation und Motivation:
Erdgas wird bis 2030 gemäß der OECD/IEA ca. 30% des Energiebedarfs der Welt abdecken. Abgesehen von den großen vorhandenen Ressourcen ist die Nutzung von Erdgas aus ökonomischer und ökologischer Sicht attraktiv. Dies gilt im Besonderen für das Segment der dezentralen Energieversorgung (Strom bzw. Strom & Wärme), in dem großteils Kolbenmotoren der Leistungsklasse 0.5 – 5MW zum Einsatz kommen.
Besondere Vorteile solcher Anlagen sind der hohe energetische Wirkungsgrad und die niedrigen Schadstoffemissionen. Aus ökologischer Sicht ist weiters der vermehrte Einsatz von Biogase gefordert, der besonders bei dezentralen, stationären Anlagen favorisiert wird.
Zu der Forderung nach einer Reduktion des Primärenergieverbrauchs kommen jene der Emissionsgrenzwerte. Für stationäre Großmotoren sind die Grenzwerte länderspezifisch geregelt. Trotzdem muss man weltweit mit einer Verringerung der Grenzwerte rechnen. In USA, z.B., sind die für 2015 vorgeschriebenen Grenzwerte für NOx auf 25% des derzeit in Österreich gültigen Grenzwertes gesetzt (TIER 4 verglichen mit TA Luft).

Inhalte und Zielsetzung:
Die Ziele des Projektes sind den energetischen Wirkungsgrad um 4 %-Punkte von 44% auf 48% zu erhöhen und den Mitteldruck von 20 bar auf 27 bar. Der Mitteldruck charakterisiert die Leistungsdichte von Motoren. Die Ausgangswerte beziehen sich dabei auf derzeit gängige Technologien. Die Verbesserungen werden durch den Einsatz neuer Technologien in den Bereichen Aufladung, Gemischaufbereitung, Zündung, Verbrennungsverfahren, Steuerung und Sensorik angestrebt. Einen Schwerpunkt bildet die Adaption dieser Technologien auf die speziellen Eigenschaften von Biogasen.

Methodische Vorgehensweise:
Die Entwicklungsarbeiten werden auf einem Forschungsmotor durchgeführt. Weiters setzt man, wo immer möglich, auf Computersimulationen. Dies betrifft Grundlagenuntersuchungen, die Auslegung der Versuchsträger und die Vorbereitung, Analyse und Auswertung aller Versuche.

Erweiterte Ergebnisse:
Die experimentellen und theoretischen Arbeiten sind sehr grundlagenorientiert, daher sind die Ergebnisse und neuen Erkenntnisse auch in anderen Projekten von Nutzen