C3.3: Synthetic Fuel Combustion for Aviation Application

Synthetic Fuel Combustion for Aviation Application

Ein Weg zu einer nachhaltigen Luftfahrt soll auf der Nutzung synthetischer Flügzeugtreibstoffe basieren, die mit erneuerbarer elektrischer Energie hergestellt werden. In dieser Kombination werden solche Kraftstoffe als Elektrofuels bezeichnet. Der in Projekt C3.3 verfolgte Ansatz ist, den Kraftstoff so zu wählen, dass die Verbrennungseigenschaften verbessert werden, insbesondere im Hinblick auf Emissionen wie Ruß und Stickoxide. Hier stehen neue synthetische Kraftstoffe mit "maßgeschneiderten" Eigenschaften im Fokus, um gleichzeitig CO2- und Schadstoffemissionen zu vermeiden.

LPP: Lean Premixed Prevaporized Combustion

Zum Zweck der Ruß- und NOx-Reduktion wird das Konzept des mageren, vorverdampften Vormischbrenners (LPP) als Forschungsvision gesehen, da durch die Vorverdampfung von flüssigen Kraftstoffen und die Vormischung mit der Verbrennungsluft jegliche Rußbildung verhindert und bei mageren Gemischen die NOx-Emission deutlich reduziert wird. Im Rahmen dieses Projektes werden grundlegende Untersuchungen durchgeführt.

Projektbestandteile

Für Experimente wird am ITV Hannover eine flexible Misch- und Brenneranordnung aufgebaut, in der die Prozesse der Vorverdampfung, Vormischung, Vorzündung und des Flammenrückschlags für sehr unterschiedliche Brennstoffe mit quantitativer Variation des Brennstoff-Luft-Mischungsverhältnisses und der Vorwärmtemperatur untersucht werden.

In der PTB Braunschweig werden die relevanten Eigenschaften der verschiedenen neuen maßgeschneiderten Brennstoffe in Verbindung mit der Entwicklung solcher Brennstoffe der Partner an der TU Braunschweig (Gruppen Schröder, Spieß, Raabe, Projekt ICA-C2.1) untersucht. Die Verbrennungseigenschaften, z.B. Zündverzögerung und Rußbildung der Zielbrennstoffe werden experimentell bestimmt.

Zusätzlich werden chemische kinetische Mechanismen entwickelt und validiert. Die Verbrennungs- und Flammenstabilisierungseigenschaften mehrerer verschiedener flüssiger Elektrokraftstoffe werden untersucht, die in Zusammenarbeit mit der ICA-C2.1-Gruppe so analysiert werden, dass sowohl die synthetischen Produktionsmöglichkeiten als auch die Verbrennungseigenschaften miteinander in Beziehung stehen und Struktur-Eigenschafts-Beziehungen hergestellt werden können. Nach dem derzeitigen Kenntnisstand werden aromatische und cyclische Kohlenwasserstoffe, Alkohole wie Propanol und Butanol, Furanderivate (z.B. Furan, Methyl- und Dimethylfuran) untersucht.