TransHyDE-Projekt UP4: Umsetzungsprojekt CAMPFIRE; Teilvorhaben TV CF08_2.3: Numerische und experimentelle Analyse eines NH3-Cracker-Motor-Antriebsystems für Binnenschiffe mit interner Kraft-Wärme-Kopplung

Abstract

Im Rahmen des Teilvorhabens CF08_2.3 wurde ein Ammoniak-Cracker-Motor-Antriebssystem entwickelt und untersucht mit dem Ziel ein Konzept für den Betrieb eines Binnenschiffes abzuleiten. Als Primärkraftstoff für die Energiewandlung wird Ammoniak eingesetzt. Ein Teilstrom des Kraftstoffes wird innerhalb der Cracker-Einheit zu Wasserstoff und Stickstoff umgewandelt. Dieses Produktgas wird zusätzlich zu Ammoniakhauptmassenstrom dem Verbrennungsmotor zugeführt. Dabei dient der Wasserstoffanteil als Zündbeschleuniger des Ammoniaks im Brennraum. Für die Untersuchung und Analyse des Antriebskonzeptes wurden mittels numerischer Methoden ein 0D/1D-Vollmotorenmodell, ein 0D/1D-Gesamtsystemmodell, bestehend aus Motor und Cracker, für den thermischen gekoppelten Betrieb als auch ein multiphysikalisch dreidimensionales Reaktormodell entwickelt. Aus Basis der Modellierung des ammoniakbetriebenen Motors wurden die Anforderungen für den Aufbau eines realen Vollmotors abgeleitet. Für anschließende experimentellen Untersuchungen von Cracker und Motor wurden Anforderungen an eine neu aufzubauende Infrastruktur für den Testbetrieb definiert als auch ein Konzept für die F&E-Messdatenerfassung erstellt und umgesetzt, um die erforderlichen Messungen am Vollmotor und Cracker durchzuführen.