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Entwicklung von Methanol-Kraftstoff

Technische Grundlagen f√ľr die Normung geschaffen

Ein Forschungskonsortium unter der Leitung von FEV, einem weltweit f√ľhrenden Entwicklungsdienstleister, hat umfassende technischen Grundlagen f√ľr die Verwendung von Methanol-Kraftstoff in Europa erarbeitet. Das Forschungsprojekt mit dem Namen „Methanolstandard“ legte den Fokus auf Untersuchungen, die f√ľr die Normung von Methanol als Kraftstoff relevant sind, und lieferte wichtige Erkenntnisse. Das Konsortium untersuchte die Kompatibilit√§t von Methanol mit bestehender Technik und Kraftstoffnormen und identifizierte potenzielle Bereiche f√ľr weitere Forschung- und Entwicklungsaktivit√§ten.

Methanol ist ein m√∂glicher alternativer Kraftstoff, der ein hohes CO2-Reduktionspotenzial hat, sofern er aus regenerativen Energien wie Solar- und Windenergie in Kombination mit CO2 aus geschlossenen Kohlenstoffkreisl√§ufen √ľber PtX Verfahren hergestellt wird. Allerdings weichen die physikalisch-chemischen Eigenschaften von Methanol teils deutlich von Diesel- und Ottokraftstoffen ab, sodass eine Erf√ľllung der bestehenden Kraftstoffnormen nicht m√∂glich ist. Damit Methanol dennoch eine Chance auf eine Markteinf√ľhrung bekommt, wird in Deutschland an einer DIN-Norm f√ľr Methanol gearbeitet mit der Perspektive, dass diese sp√§ter auch f√ľr eine europ√§ische Methanol-Norm als Grundlage dient. Das Ziel dieser Norm ist, die Betriebssicherheit der Anwendungstechnik zu gew√§hrleisten und die Qualit√§t des Methanols zu garantieren.

Nationale Normen f√ľr die Verwendung von 85 % und 100 % Methanol als Kraftstoff existieren in China bereits seit 2009 und erm√∂glichen erfolgreich den gro√üfl√§chigen Einsatz von Methanol im Stra√üenverkehr.

Geringere Schadstoffemissionen durch Methanol-Kraftstoff

Die Untersuchungen konzentrierten sich auf die Eigenschaften von reinem Methanol als Kraftstoff (M100) und Methanolbeimischungen von 15 % zu mineral√∂lbasiertem Kraftstoff (M15) im Vergleich zu einem EU6 Referenzkraftstoff. Die Forschungspartner, darunter die TEC4FUELS GmbH und die OWI Science for Fuels gGmbH, nahmen verschiedene Aspekte unter die Lupe, wie beispielsweise die Optimierung ottomotorischer Verbrennungskonzepte sowie Fragen zur Materialkompatibilit√§t, Additivierung und Lagerstabilit√§t. Zus√§tzlich wurden Fragen zur Methanol-Produktion, Toxizit√§t und Sichtbarkeit der Flamme untersucht, um die Sicherheit des Kraftstoffs zu gew√§hrleisten. Dar√ľber hinaus wurde ein M15-Gemisch in einem Serienmotor als M√∂glichkeit zur Dekarbonisierung des Stra√üenverkehrs untersucht.

Methanol l√§sst sich direkt als Kraftstoff einsetzen oder mit mineral√∂lbasierten Kraftstoffen zu sogenannten ‚ÄěBlends‚Äú vermischen. Diese Kraftstoff-Blends k√∂nnen, als sogenannte Drop-in-Kraftstoffe, bereits in konventionellen oder modifizierten Verbrennungsmotoren eingesetzt werden. Dadurch besteht die M√∂glichkeit, die technischen Grundlagen der bereits etablierten Verbrennungsmotoren zu nutzen und zeitgleich fossile Kraftstoffe schrittweise zu substituieren. Dar√ľber hinaus sind die Abgase der Methanol-Verbrennung im Vergleich zu Benzin oder Diesel nahezu frei von Ru√üemissionen und Schwefeloxiden und enthalten weiterhin einen deutlich geringeren Anteil an umweltsch√§dlichen Stickoxiden.

Hoher motorischer Wirkungsgrad

Obwohl die herk√∂mmlichen fossilen Fl√ľssig-Kohlenwasserstoffe eine doppelt so hohe volumetrische Energiedichte wie Methanol besitzen, k√∂nnen mit Methanol-Motoren wegen dessen h√∂herer Oktanzahl von 109 gr√∂√üere Verdichtungsverh√§ltnisse genutzt und daher im Allgemeinen ein besserer Wirkungsgrad erreicht werden. Dadurch l√§sst sich eine entsprechend dem Energiegehalt geringere Reichweite einer Tankf√ľllung mit Methanol teilweise wieder kompensieren.

Die Ergebnisse der Forschung zeigten unter anderem, dass Methanol mit bestehender Technik teilweise kompatibel ist und bestimmte Anforderungen erf√ľllt. Aus den Hardware-in-the-Loop-Tests von Tec4Fuels geht hervor, dass dieselmotorische Common-Rail-Systeme und Hochdruckpumpen nur eingeschr√§nkt mit Methanol funktionierten und teilweise ausfielen. Die erh√∂hte Neigung von Metallen wie Aluminium und Kupfer zur Korrosion im Kontakt mit Methanol und die verringerte Schmierf√§higkeit von Methanol sind zwei Aspekte, f√ľr die im Projekt unter Mitwirkung von OWI verschiedene Additive untersucht wurden. Nur ein noch nicht im Handel erh√§ltliches Additiv zur Beimischung in den Kraftstoff konnte bei niedrigen Methanolkonzentrationen in Benzin (M15) die Korrosion vermeiden und die Schmierf√§higkeit verbessern. Die Kompatibilit√§t bleibt f√ľr die Additiv- und die Materialentwicklung eine Herausforderung, die sich sowohl bei den Metallen als auch den Kunststoffen (z.B. Dichtungen, Tankbaumaterial) stellt. Das gilt auch f√ľr die Tankstellentechnik, deren Tanks, Pumpen, Leitungen und Zapfpistolen methanolf√§hig sein m√ľssen. Trotz der noch bestehenden technischen Herausforderungen sehen die Forschenden Methanol als eine vielversprechende Option f√ľr den Transportsektor.

Das Forschungsvorhaben ‚ÄěUntersuchung der technischen Grundlagen zur Standardisierung von Methanolkraftstoffen in Europa‚Äú wurde mit Mitteln des Bundesministeriums f√ľr Wirtschaft und Klimaschutz unter dem F√∂rderkennzeichen 19I20005A-I gef√∂rdert.

Quelle: www.owi-aachen.de

Pressemitteilung veröffentlicht am 10.10.2023 in News.
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