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Dual-Fuel-Brennverfahren

Bio-Ethanol statt Diesel senkt CO2-Emissionen und Feinstaub deutlich

Eine Mischbetrieb mit Diesel und Bio-Ethanol senkt CO2-Emissionen um bis zu 39 Prozent. Feinstaub-Emissionen werden so sogar um 99 Prozent reduziert. Mittelfristig könnte dies den LKW-Verkehr deutlich umweltfreundlicher machen.

Wien (Österreich). Wissenschaftler der TU Wien haben einen Verbrennungsmotor entwickelt, der durch das sogenannte Dual-Fuel-Brennverfahren zwei Treibstoffe parallel nutzen kann. Im Vergleich zu herkömmlichen Dieselmotoren, konnte durch den Einsatz von Bio-Ethanol die Motoreffizienz gesteigert werden, was bis zu 39 Prozent geringere CO2-Emissionen zur Folge hat. 

Prof. Bernhard Geringer vom Institut für Fahrzeugantriebe und Automobiltechnik erklärt, dass „in es in machen Ländern schon lange üblich ist, dem Benzin größere Anteile Ethanol beizumengen.  Bei Dieselmotoren war das bisher aber nur in minimalem Ausmaß möglich.“

Probleme mit der Zündung bei Diesel-Ethanol-Mischung

Dies liegt daran, dass eine Mischung aus Bio-Ethanol und Diesel direkt im Tank dazu führen würde, dass die Zündung in herkömmlichen Fahrzeugen nicht mehr funktioniert. Die Wissenschaftler haben aus diesem Grund das Dual-Fuel-Brennverfahren entwickelt, das wie Geringer erklärt „wie bei gewöhnlichen Dieselmotoren durch einen direkteingespritzten Dieselstrahl zündet“. Das Bio-Ethanol wird während des Betriebs mit der Ansaugluft vermischt, bevor diese in den Motor gelangt. Dort angekommen wird es durch den Diesel-Zündvorgang mitgezündet. Laut Geringer arbeitet der Diesel bei diesem Prozess „wie eine Zündkerze für das Bio-Ethanol.“

CO2, Feinstaub und Ruß verringert

Während des Experiments wurde der Bio-Ethanol-Anteil im Treibstoff schrittweise auf 70 Prozent erhöht. Laut Aleksandar Damyanov von der TU Wien konnte so eine Effizienzsteigerung von bis zu 6,1 Prozent erreicht werden, die die Umweltbilanz des Motors bereits verbessert. Wenn man zusätzlich noch mit einberechnet, dass die CO2-Bilanz von Bio-Ethanol aufgrund der Herstellung aus nachwachsenden Rohstoffen deutlich besser ist als bei Diesel, das aus Erdöl produziert wird, kommt man auf eine Reduktion der CO2-Emissionen um maximal 39 Prozent. Im Durchschnitt lagen die CO2-Emissionen durch die Nutzung von Bio-Ethanol 31 Prozent unter den CO2-Emissionen, die beim reinen Diesel-Betrieb ausgestoßen werden.

Die Verbesserung der Motoreffizienz und die geringeren CO2-Emissioen konnten während des Experiments in Drehzahlbereichen von 1500 U/min bis 3000 U/min festgestellt werden. Der Wirkungsgrad stieg im Durchschnitt um 1,9 Prozent an, maximal wurde ein 6,1 Prozent höherer Wirkungsgrad erzielt. Auch die NOx-Emissionen (Stickstoffoxid) wurden im Durchschnitt durch den Einsatz von Bio-Ethanol um 13 Prozent reduziert, im Maximum waren es sogar 36 Prozent weniger. Die größten Unterschiede gab es bei den Feinstaub-Emissionen, die maximal um 99 Prozent zurückgingen.

Geringer resümiert, dass die „Ergebnisse deutlich zeigen, dass Bio-Ethanol erfolgreich als Ersatzkraftstoff in einem Dual-Fuel-Dieselmotor eingesetzt werden kann, und dass dieses Konzept der Umwelt erhebliche Vorteile bringt.“ Die Entwickler der Antriebstechnologie erhoffen sich, dass Diesel-Motoren in einigen Bereichen wie dem LKW-Verkehr, in denen sie mittel- bis langfristig nicht ersetzt werden können, durch den Einsatz der Dual-Fuel-Technologie umweltfreundlicher werden.

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