TEME2030+ Technologieevaluation für Marinemotoren zur Erreichung der THG-Ziele 2030 und folgend

Abstract

Im Rahmen des Projektes TEME2030+ wurden Emissionsminderungspotentiale derzeit bestehender Schiffsmotoren untersucht, um die THG-Emissionen in der Seeschifffahrt um 35 % im Vergleich zum aktuellen Stand der Technik von Schiffsmotoren zu senken. Im Rahmen der ersten Hauptsäule des Projekts standen verschiedene Technologien zur Optimierung des weit verbreiteten ND-DF-Brennverfahrens im Fokus. In der zweiten und dritten Säule stand die Entwicklung neuartiger Brennverfahren mit Gasdirekteinblasung (MD/HD) im Fokus. Basis für die Projektbearbeitung war ein Einzylinder-Forschungsmotor sowie ergänzende Methoden wie CFD Simulation und Komponentenprüfstände für die DI Injektoren. Im Rahmen der Untersuchungen im ND-Brennverfahren konnte u.a. die Wirksamkeit der Technologiekonzepte „variables Verdichtungsverhältnis“, „Methanoxidationskatalysator“, „Abgasrückführung“, „regenerative Kraftstoffe (H2/HVO)“ nachgewiesen und quantifiziert werden. Zusätzlich wurden die erforderlichen Voraussetzungen für den Einsatz der jeweiligen Konzepte dargelegt, um eine umfassende Potenzialbewertung vornehmen zu können. AGR und H2-Zumischung stellten sich als besonders effektive Technologien heraus. Mit begleitenden Simulationsverfahren wurden die experimentellen Untersuchungen ergänzt und Versuchsumfang und Entwicklungszyklen während des Projektes bedeutend verkürzt. Mithilfe der 3D-CFD Simulation in Kombination mit den Komponentenprüfständen konnten die Versuche zu Mittel- und Hochdruck-Direkteinblasung vorbereitet werden, indem ein Verständnis des Motorinnenprozess bei diesen Verfahren im Vorfeld entwickelt wurde. Simulationsgestützt und in Kooperation mit den Projektpartnern konnten unterschiedliche Betriebsstrategien für das MD-Brennverfahren zur Senkung der CH4 Emissionen entwickelt werden. Das HD-Verfahren wurde ebenfalls erfolgreich am Versuchsträger appliziert und untersucht. Dadurch konnte der Methanschlupf gegenüber den anderen Brennverfahren noch weiter reduziert werden. Aufgrund noch nicht ausgeschöpften Wirkungsgradpotenzials konnte allerdings kein signifikanter THG-Vorteil gegenüber den MD-Verfahren nachgewiesen werden. Im Projekt konnten dadurch verschiedene Technologiekonzepte und Brennverfahren umfangreicht erforscht und verglichen werden. Die im Rahmen des Projekts durchgeführten Potenzialanalysen und erlangten Erkenntnisse über verschiedenen Konzepte stellen eine gute Grundlage für die Definition von Entwicklungsrichtungen für zukünftige DF-Motoren dar.