11.09.2019 –

Ersatzkraftstoff für weitere Untersuchungen ausgewählt.

Aufgrund der begrenzten Verfügbarkeit des Endprodukts zu Beginn des Forschungsprojekts müssen für die Erstuntersuchung des „Redifuel“ in frühen Projektphasen Ersatzkraftstoffe ausgewählt werden. Ein großer Teil des Kraftstoffs wird aus Alkoholen bestehen, die im Hydroformulierungsverfahren (HF) hergestellt werden. Beim HF-Prozess werden nicht nur lineare, sondern auch verzweigte Alkohole produziert. Diese sind entweder nicht kommerziell verfügbar oder sehr teuer. Das Max-Planck-Institut (MPI) stellte eine kleine Probe des Zielalkoholgemischs (Target Alcohol Mixture, TAM) für die Analytik durch OWI und Tec4Fuels zur Verfügung. Das TAM enthält sowohl lineare Ketten als auch verzweigte Alkohole. Als Ersatzkraftstoff für die TAM wurde eine Mischung aus einzelnen linearen Kettenalkoholen (Surrogate Alcohol Mixture, SAM) ausgewählt und dessen Eignung zur Darstellung der TAM nachgewiesen. Mit dem verfügbaren Teil des TAM wurden die meisten der wichtigen Eigenschaften wie Dichte, Viskosität und Cetanzahl der SAM verglichen. Dabei wurde auch die Konformität der TAM (eine Mischung mit GtL und Diesel) mit der aktuellen Technologie und der Norm EN 590 für Dieselkraftstoff durch OWI, Tec4Fuels und die RWTH Aachen überprüft.

Vorgehensweise und Ergebnisse der Untersuchung

Zunächst untersuchten OWI und Tec4Fuels die chemisch-physikalischen Eigenschaften der SAM und der TAM. Anschließend wurden die Mischungsverhältnisse zwischen dem Alkoholgemisch und dem paraffinischen Kraftstoff mit Standard-Dieselkraftstoff zur Erfüllung der Anforderungen der EN 590 an Dichte und Viskosität bestimmt. Das Surrogat und die TAM zeigen eine ähnliche Dichte und Viskosität über einen Temperaturbereich von 15 °C bis 125 °C. Bei 15 °C zeigen TAM und SAM Dichten von 830,69 kg/m3 bzw. 828,13 kg/m3. Die Viskositäten der TAM und der SAM bei 40 °C betragen 5,3902 mm2/s beziehungsweise 5,6650 mm2/s. Somit ist das SAM in Bezug auf Dichte und Viskosität ein geeigneter Ersatz des TAM für die Vorprüfung von „Redifuel“.

Dichte der Zielalkoholmischung und der Ersatzalkoholmischung. Grafik: OWI/ TEC4FUELS
Viskosität der Zielalkoholmischung und der Ersatzalkoholmischung. Grafik: OWI/ TEC4FUELS

Darüber hinaus ergab die Analyse von VKA-RWTH, dass die SAM und TAM sowie deren Mischungen mit 50 % GtL zu etwa den gleichen Cetanzahlen (ICN) führten. Damit ist die SAM auch in Bezug auf die Cetanzahl ein geeigneter Ersatz für das TAM. Gemäß der ersten Charakterisierung weisen Mischungen mit einem Alkoholgehalt von bis zu 40 Vol.-% C6-C11-Alkoholgemisch in GtL Cetanzahlen von mehr als 51 auf, was über der Mindestanforderung der Norm EN 590 liegt.

Cetanzahl v/s Zündverzögerung für verschiedene Brennstoffe und deren Mischungen. Grafik: VKA-RWTH

Wozu wird das Surrogatgemisch gebraucht?

Die Messungen tragen dazu bei, eine geeignete Kraftstoffmatrix auszuwählen, um weitere Untersuchungen mit dem Surrogatgemisch durchzuführen. Die Auswahl geeigneter Ersatzkraftstoffe und die Bestimmung einer Kraftstoffmatrix ermöglichen bereits in einem frühen Stadium des Projekts die Untersuchung der Kraftstoffeigenschaften, der Auswirkungen des Kraftstoffs auf verschiedene Materialien eines Kraftstoffsystems, der Auswirkungen auf die Schmierfähigkeit und das Alterungsverhalten sowie die Leistung im Motor.

Was ist das Ziel der Forschung?

Das EU-Forschungsprojekt REDIFUEL hat zum Ziel, einen hochwertigen, erneuerbaren Diesel-Biokraftstoff zu entwickeln und herzustellen, der mit konventionellen Dieselkraftstoffen in jedem Mischungsverhältnis kompatibel ist. Dieses neue „Redifuel“ soll mit aktuellen und zukünftigen Motorentechnologien kompatibel sein und die chemisch-physikalischen Eigenschaften der Norm EN 590 für Dieselkraftstoffe erfüllen.

Das EU-Forschungsprojekt „REDIFUEL“ wird von der Europäischen Union im Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogramms Horizon 2020 unter dem Förderkennzeichen Nr. 817612 gefördert.

Informationen zum Projekt REDIFUEL unter www.redifuel.eu