Polygeneration von Arbeit, Wärme und Grundchemikalien im HCCI-Motor: thermodynamische und ökonomische Analyse

Grafik Polygeneration

Verbrennungsmotoren können brennstoffreich betrieben werden, wodurch anstelle von Abgasen wertvolle, chemikalienhaltige Produktgase entstehen. Am Lehrstuhl für Thermodynamik werden hierfür Motormodelle entwickelt und anhand von experimentellen Daten validiert. Außerdem werden Prozesskonzepte entwickelt, welche die Abtrennung der Chemikalien, beispielsweise Wasserstoff, berücksichtigen.

Die Forschungsergebnisse zeigen, dass Motoren mit homogener Kompressionszündung und der Zugabe von Additiven wie Ozon für den brennstoffreichen Betrieb geeignet sind. Der Prozess ist dabei effizienter als konventionelle Methoden, wie die Dampfreformierung von Erdgas zu Wasserstoff und Kohlenmonoxid, oder die Kraft-Wärme-Kopplung in fremdgezündeten Gasmotoren. Dabei sind die Kosten des erzeugten Stroms konkurrenzfähig mit denen erneuerbarer Energiesysteme und die Kosten der Wasserstoffproduktion sind mit der Elektrolyse vergleichbar.

Durch die flexible Anpassung der Betriebsbedingungen des Motors an den Bedarf an Strom, Wärme und Chemikalien, kann dieser Prozess in Zukunft einen wichtigen Beitrag zur Stabilisierung der Stromnetze und der Erreichung der Klimaziele leisten.