TU Kaiserslautern Mit synthetischen Kraftstoffen klimaneutral fahren

Dipl.-Ing. Ann-Kathrin Jost, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Lehrstuhl für Antriebe in der Fahrzeugtechnik an der TU Kaiserslautern, rüstet im Forschungsprojekt vorhandene Motortechnik auf partikelfreie Dual-Fuel-Verbrennung um.
Dipl.-Ing. Ann-Kathrin Jost, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Lehrstuhl für Antriebe in der Fahrzeugtechnik an der TU Kaiserslautern, rüstet im Forschungsprojekt vorhandene Motortechnik auf partikelfreie Dual-Fuel-Verbrennung um.

Ein neues Zwei-Kraftstoff-Brennverfahren für Nutzfahrzeuge verspricht eine saubere Verbrennung und gewährleistet eine hohe Energiedichte. Drei Förderpartner – darunter die EU – unterstützen die Entwicklung durch Forscher der TU Kaiserslautern.

Synthetische Kraftstoffe lassen sich klimaneutral herstellen, verbrennen sauber und bieten zugleich eine hohe Energiedichte. Mit diesen Qualitäten stellen sie eine vielversprechende Alternative zu batterieelektrischen Systemen dar. Soweit zur Theorie. Das Umsetzen in die Fahrzeugpraxis gestalten künftig Forscher an der Technischen Universität Kaiserslautern. Ihr Ziel: Ein sogenanntes »Dual-Fuel-Brennverfahren« für derartige Kraftstoffe zu entwickeln.
Geringste Emissionen und CO2-Neutralität, und das möglichst über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg: In punkto Umweltfreundlichkeit werden hohe Anforderungen an die Fahrzeugantriebe der Zukunft gestellt. Gleichzeitig erwarten Fahrzeugnutzer, dass ihre Bedürfnisse hinsichtlich Reichweite, Betankungsoptionen oder Nutzlast des Fahrzeugs uneingeschränkt erfüllt werden – bei möglichst wirtschaftlichen Anschaffungs- und Betriebskosten.
Einen bislang noch wenig beachteten, realistischen Lösungsansatz in diesem komplexen Szenario eröffnen synthetische Kraftstoffe. Die alternativen Energieträger lassen sich mithilfe von regenerativem Strom herstellen und bereits in aktuellen Fahrzeugen einsetzen. Der Hauptvorteil dieser flüssigen Kraftstoffe ist ihre hohe Energiedichte – gerade im Vergleich zu Batteriesystemen. Diese zahlt sich vor allem beim Antrieb von Nutzfahrzeugen aus, die auf eine hohe Reichweite und Nutzlast angewiesen sind. Weiterer Pluspunkt: Bei der Betankung können herkömmliche Zapfsäulen genutzt werden. Nicht zuletzt ermöglicht die Umwandlung von regenerativem Strom in flüssige Kraftstoffe gleichzeitig eine verlustfreie Speicherung und ein einfacher Transport auch über große Distanzen ermöglicht.

Synthetisches Methan und Oxymethylenether als Kraftstoff

Doch wie lässt sich die hohe Qualität synthetischer Kraftstoffe für einen schadstoffneutralen und hocheffizienten Fahrzeugantrieb optimal nutzen? Die Erforschung und Entwicklung derartig spezialisierter Motortechnik ist Gegenstand eines Forschungsprojekts, welches in gemeinsamer Finanzierung durch das Land Rheinland-Pfalz – unterstützt durch EFRE-Mittel der Europäischen Union – und den Commercial Vehicle Cluster Südwest (CVC) an der TU Kaiserslautern durchgeführt wird. Zielsetzung der Wissenschaftler ist es, ein Zwei-Kraftstoff-Brennverfahren (sog. Dual-Fuel-Verbrennung) zu entwickeln, bei dem synthetisches Methan und Oxymethylenether in einem Nutzfahrzeugmotor zum Einsatz kommen. Beide Kraftstoffe können CO2-neutral hergestellt werden und ermöglichen eine partikelfreie Verbrennung. Aus der kombinierten Anwendung beider Kraftstoffe resultiert ein hoher Wirkungsgrad und damit ein geringer Kraftstoffverbrauch, weil der Motor mit besonders magerem Gemisch betrieben werden kann.
»Mit dem Vorhaben wird die Entwicklung eines entscheidenden Bausteins sowohl der Energie- als auch der sogenannten Verkehrswende unterstützt«, so Prof. Dr.-Ing. Michael Günthner, unter dessen Leitung die Arbeiten am Lehrstuhl für Antriebe in der Fahrzeugtechnik (LAF) gerade starten. »Durch synthetische Kraftstoffe kann auch die bestehende Fahrzeugflotte zur CO2-Absenkung im Verkehr beitragen. Nur so werden wir die ambitionierten Klimaziele Deutschlands überhaupt noch erreichen können«. Besonders wichtig sei hierbei, dass die Aktivitäten sowohl von der Politik als auch von der Industrie unterstützt werden. »Wir sind für das Engagement des Wirtschaftsministeriums Rheinland-Pfalz außerordentlich dankbar«, ergänzt der Wissenschaftler. »Ebenso freuen wir uns sehr, dass der Commercial Vehicle Cluster Südwest die Arbeiten als Leitprojekt ausgewählt hat und fördert«.
Das Projekt wird zudem von zahlreichen Partnern aus der regionalen Fahrzeugindustrie und deren Dienstleistungsumfeld unterstützt. So stellt beispielsweise der Agrarfahrzeughersteller John Deere die benötigten Motorkomponenten zur Verfügung, IPG Automotive unterstützt durch die Bereitstellung ihrer Simulationssoftware »TruckMaker«, und IAV berät im Kontext emissionsarmer Fahrzeugkonzepte.