Gasmotor ohne Methanschlupf
Beim zweiten Schiffs-Gasmotorenkonzept, dem kraftstoff-flexiblen Motorenkonzept mit Direkteinspritzung, wird ein völlig neues Brennverfahren entwickelt. „Hier wird wie beim Dieselmotor zunächst Luft im Brennraum komprimiert, dann der Hauptenergieträger Gas eingedüst und gleichzeitig eine kleine Menge Diesel eingespritzt, die das Gas entzündet“, so Boog. Der Vorteil dieses Verfahrens: Das Gas verbrennt nahezu vollständig und der gefürchtete Methanschlupf ist vernachlässigbar gering. „Dass dieses Brennverfahren funktioniert, haben wir bereits in einem weiteren öffentlich geförderten Projekt FlexDI nachgewiesen“, so Boog. Ein weiterer Vorteil dieses Konzepts: Auch Methanol kann mit diesem Brennverfahren problemlos Motoren antreiben. Die Herausforderung jetzt ist allerdings, dass ein Hochdruckgassystem entwickelt werden muss. Denn um das Gas einzudüsen, muss es auf sehr hohen Druck gebracht und erwärmt werden.
„Wir werden beide Konzepte und das System zur Gasdruckversorgung erproben und dann entscheiden, welches das vielversprechendste im gesamten Antriebssystem für die weitere Entwicklung ist“, so Boog. Ziel beider Konzepte ist es, dass die Motoren genauso leistungsstark sind wie Dieselmotoren, dabei aber signifikant weniger klimaschädliche Emissionen ausstoßen.
Wasserstoff im Verbrennungsmotor
Im Forschungsprojekt MethPower entwickelt mtu auch für stationäre Gasmotoren neue Motorkonzepte. „Wir wollen herausfinden, mit welchem Motor wir am effizientesten Strom erzeugen können“, erläutert Projektleiter Dr. Michael Thoma. Auch in diesem Projekt werden zwei Motorkonzepte entwickelt, die am Ende miteinander ver-glichen werden. Zum einen ein mit Wasserstoff betriebener Motor. „Wasserstoff kann durch Elektrolyse aus überschüssigem Strom hergestellt werden, daher liegt es nahe, ihn auch in unseren Motoren zu verwenden“, erläutert Thoma. Wie auch beim Erdgasmotor, wird der Wasserstoff im Projekt MethPower im Otto-Verfahren verbrannt. Die Zündung des Wasserstoffluftgemischs erfolgt über eine Zündkerze. Allerdings verbrennt Wasserstoff viel schneller als Erdgas. „Das ist eine Herausforderung, mit der wir uns in den nächsten Monaten beschäftigen“, so Thoma.
Power-to-Gas-Kreislauf
Parallel dazu arbeitet das Projekt MethPower aber auch an der Weiterentwicklung eines Motors, der Erdgas, bzw. Methan verbrennt. „Die Motoren haben wir bei mtu schon lange im Portfolio, uns geht es jetzt darum, den Motor in einen Kreislauf aus Kraftstofferzeugung und Abgasnutzung einzubinden“, erläutert Thoma. Denn das bei der Verbrennung entstehende CO2 könnte dem Motorabgas direkt entzogen werden. Und mit diesem CO2 könnte man dann neues Methan herstellen. „Besonders in Microgrids ist das ein interessantes Konzept“, so Thoma. Hier ist der Gasmotor in ein Netz von Stromerzeugern und gegebenenfalls -speichern eingebunden. Dieses Netz könnte um eine Power-to-Gas-Anlage erweitert werden, um so mit weniger Batterien auszukommen. „Die Power-to-Gas-Anlage würde im Zusammenhang mit einem Gasspeicher wie eine große Batterie funktionieren: Sie erzeugt mit erneuerbar hergestelltem Strom Methan, das dann im Bedarfsfall, wenn keine Sonne und kein Wind verfügbar ist, wieder zu Strom verarbeitet wird“, erläutert Thoma das Konzept.
Am Ende müssen die Entwickler vergleichen, welches Verfahren ein besseres Verhältnis aus Energiegewinnung/Energieverbrauch hat und somit das effizienteste ist.
Lösungen für die Zukunft
Allen synthetischen Kraftstoffen und Motorkonzepten ist eins gemeinsam: Sie leisten einen deutlichen Beitrag, CO2-Emissionen zu minimieren und damit die Energiewende voranzutreiben. „Dafür stehen wir als Unternehmen: Wir entwickeln Antriebslösungen für die Zukunft und gestalten diese aktiv mit“, fasst Dr. Peter Riegger die Ziele zusammen.
