Der Schiffsverkehr hat nicht gerade ein umweltfreundliches Image. Die Antriebsmaschinen sind bisher weitgehend auf Energieträger mit einer hohen Energiedichte angewiesen, bei denen Verbrennung klimaschädliches Kohlendioxid entsteht. Bislang galten Wasserstoff und Methanol als klimafreundliche Ersatzkraftstoffe. Nun forschen Wissenschaftler im LEC an der TU Graz an Ammoniak (NH3), in dem Wasserstoff gebunden ist, als aussichtsreiche Treibstoffalternative.
Die Schadstoffemissionen und der Ausstoß klimaschädlicher Substanzen müssen weltweit verringert werden. Aktuellen Studien zufolge wird jedoch ein rascher Anstieg der weltweiten Energienachfrage und des Transportaufkommens diagnostiziert, so Andreas Wimmer, Geschäftsführer und wissenschaftlicher Leiter des Grazer LEC (Large Engines Competence Centers). Der Kampf gegen die Klimakrise setze daher auch beim Transport auf hoher See an.
Hoffnungsträger der Energiewende
Seit mehr als 20 Jahren forscht das Grazer LEC daran, die schädlichen Emissionen bei Großmotoren zu reduzieren und verfügt über entsprechende Erfahrung in der Optimierung von Verbrennungskonzepten für eine Vielzahl von gasförmigen und flüssigen Kraftstoffen im Großmotorenbereich. Dabei spielen Wasserstoff und E-Fuels eine wesentliche Rolle, Chancen sieht das LEC auch bei Ammoniak.
Die chemische Verbindung Ammoniak besteht aus einem Stickstoffatom und drei Wasserstoffatomen, sie enthält keinen Kohlenstoff und so wird bei der Verbrennung kein klimaschädliches CO2 freigesetzt. Bisher brauchte man es vor allem um Düngemittel herzustellen. Zunehmend gilt das stark stechende, ätzende und giftige Gas auch als Hoffnungsträger der Energiewende. LEC-Geschäftsführer Wimmer erklärt das mit einem grundlegenden Vorteil: Es kann wesentlich leichter als purer Wasserstoff auf Schiffen gespeichert werden – Ammoniak vereinfache sozusagen die Lagerung von Wasserstoff.
1,2 Millionen Euro für Infrastruktur
Motoren, die mit diesen alternativen Kraftstoffen umgehen können, sind allerdings noch in der Entwicklungsphase. Daher hat man am LEC im Vorjahr die Infrastruktur um rund 1,2 Millionen Euro ausgeweitet, um die Erforschung der Ammoniakverbrennung in Großmotoren, wie sie etwa in der Schifffahrt eingesetzt werden, voranzutreiben. Die aufgebaute Ammoniak-Infrastruktur sei europaweit einzigartig und zähle zu den weltweit ersten, wie Wimmer betonte. Der Partner bei der Errichtung der Anlage war neben der TU Graz die Linde Gas, die die Ammoniak-Speichereinheit bereitgestellt hat.
Die Ammoniakversorgung der Motorprüfstände erfolgt durch einen mobilen Container, in dem bis zu 2.000 Kilogramm Ammoniak gelagert werden können. Um verschiedenste Kraftstoffversorgungs- und Verbrennungskonzepte untersuchen zu können, stehen sowohl ein Niederdrucksystem für gasförmiges Ammoniak als auch ein Hochdrucksystem für flüssiges Ammoniak (bis 1.600 bar) zur Verfügung, welches Einzylinder-Forschungsmotoren bis zu 30 Liter Hubraum versorgen kann. Erste Untersuchungen zum Ammoniakbetrieb für die Schifffahrt und die Stromerzeugung wurden mit einem mittelschnelllaufenden Diesel-Ammoniak-Zweistoffmotor mit einem Hubraum von etwa 15 Litern gestartet. In weiteren Projekten will man unter anderem Konzepte mit Dieselvoreinspritzung als auch Konzepte mit Funkenzündung im Detail untersuchen und optimieren.
Katalytisches Abgasnachbehandlungssystem
Um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten, musste bei der Realisierung höchster Anspruch auf die Sicherheit gelegt werden, schilderte Wimmer gegenüber der APA. Ein temperaturgesteuertes katalytisches Abgasnachbehandlungssystem sorgt dafür, dass keine erhöhten Schadstoffkonzentrationen emittiert werden. Mithilfe von Katalysatoren und Reduktionsmittel werden so die Stickoxide reduziert. Für die Überwachung vor und nach dem Katalysator wurde entsprechende Sensorik für Ammoniak und Stickoxide installiert.
APA/ Red.
