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Kolloquium Verbrennungstechnik

Programm des "Kolloquium Verbrennungstechnik" für das WS-2019/20 ist verfügbar.
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Chemischer
Gleichgewichtsrechner

Probieren Sie auf dieser Seite unser Programm für die Berechnung des thermodynamischen Gleichgewichtes einer Gasmischung
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Verbrennungstechnisches Seminar

Programm des "Verbrennungstechnischen Semiars" für das WS-2019/20 ist verfügbar.
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Bachelor- und Masterarbeiten

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Alternative Brennstoffe
Aufgrund der gestiegenen Brennstoffkosten für die fossilen Energieträger wie Heizöl und Erdgas werden alternative Brennstoffe zunehmend wirtschaftlich interessanter. Eine Alternative sind Brennstoffe, die aus Biomasse, d.h. Pflanzen gewonnen werden. Solche alternative Brennstoffe, also Ersatzbrennstoffe werden in vorhandenen oder neuen Verbrennungsanlagen eingesetzt.

Zur Verbrennung mit Energieausbeute eignen sich Brennstoffe, die einen Mindestheizwert besitzen und somit eigenständig verbrennen. Die optimale Zusammenstellung von Brennstoffen und Verbrennungstechniken ist also die Grundvoraussetzung für eine wirkungsvolle und umweltschonende Energieausbeute.

Besonders interresant ist dabei die Möglichkeit durch den Einsatz nachwachsender (sog. Biokraftstoffe) ohne direkte Beeinflussung der globalen CO2-Bilanz Energie zu gewinnen.

 

Fortschrittliche direkte Biogas-Brennstoff Einheit für die robuste und kostensparende dezentrale Wasserstofferzeugung
(BIOROBURplus)
BioROBURplus baut auf die Ergebnisse des FCH JU BioROBUR Projektes auf (Direkter, oxidativer Biogas-Dampfreformer) um eine vorkommerzielle Brennstoffverarbeitungseinheit, die 50 mN3 (d.h. 107 kg/Tag) 99.0%-igen Wasserstoff aus verschiedenen Biogastypen (Deponie, anaerobe Verarbeitung organischer Abfälle, anaerobe Verarbeitung von Abwasserschlämmen) auf kostensparende Weise erzeugt. Die Energieeffizienz der Biogasumwandlung zu H2 wird aufgrund folgender technologischer Neuerungen 80% auf HHV-Basis übersteigen:
  • erhöhte interne Wärmerezirkulation ermöglicht die Minimierung der Luftzufuhr zum Reformer aufgrund strukturierter zellulärer Keramiken die mit stabilen und recyclebaren Edelmetallkatalysatoren, die eine erhöhte Verkokungsresistenz aufweisen, beschichtet sind.
  • eine angepasste Druck-Temperatur Swing Adsorption (PTSA), die in der Lage ist Rückführung von Wärme sowohl unter Druck als auch bei niederen Temperaturen zu gewährleisten um die H2 Abtrennung von CO2 und N2 zu ermöglichen.
  • ein rekuperativer Brenner der auf Basis zellulärer Keramiken der in der Lage ist die niederkalorischen PTSA-Produktgase zu verwenden und so Wärme für die oben genannten Prozesschritte zur Verfügung zu stellen.
 
Gestaltungsvorschlag für den BioRoburplus Produktgasbrenner

Die ergänzend in BioROBUR bereits entwickelten technologischen Inovationen (fortschrittliches modulares System für die Luft/Dampf-Kontrolle zur Begrenzung der Verkokung; catalytic trap hosting WGS functionality and allowing decomposition of incomplete reforming products; etc.) werden es erlauben, alle Projektziele innerhalb des Projektrahmens zu erfüllen.
 
Poster zu Zentrum Energie Jahrestagung

Innovative large-scale energy STOragE technologies AND Power-to-Gas concepts after Optimisation
(STOREandGO)

Im “STORE&GO” Projekt werden drei innovative "Power to Gas" (PtG) Speicherkonzepte an Standorten in Deutschland, Schweiz und Italien demonstriert um technische, ökonomische, soziale und gesetzliche Beschränkungen für deren Einsatz zu überwinden. Diese Vorführanlagen werden den Weg für eine Integration des PtG-Specherkonzepts in flexible Energieversorgungs- und -verteilungssysteme mit einem hohen Anteil regenerativer Energien ebnen. Durch die Verwendung des Methanisierungsprozesses als Brückentechnologie wird im Projekt dargestellt und erforscht auf welche Art diese innovativen PtG-Konzepte dazu in der Lage sind die Hauptproblematiken erneuerbarer Energiequellen zu lösen: Fluktuierende Erzeugung erneuerbarer Energien; Die Berücksichtigung erneuerbarer Energien in suboptimalen Verteilernetzen; Kosten; Fehlende Speicherlösungen für erneuerbare Energie auf lokaler, nationaler und europäischer Ebene. Gleichzeitig werden PtG-Konzepte zur Bereitstellung von Erdgas oder SNG in der existierenden, sehr großen europäischen Infrastruktur beitragen und den bereits vorteilhaften und kontinuierlich verringerten ökologischen Fußabdruck als primärem/sekundärem Energieträger verbessern. Daher wird SORE&GO zeigen, dass PtG-Konzepte die Lücken, die mit erneuerbaren Energien und deren sicherer Bereitstellung verknüpft sind, überbrücken können. STORE&GO wird die Akzeptanz erneuerbarer Energietechnologien durch die Demonstration der Brückentechnologie an drei "lebenden" Standorten in Europa erhöhen.

 


Methanmotoren für Personenkraftwagen
(MetCar)
Heutige Erdgasmotoren für PKW basieren auf Benzinmotoren und sind nicht konsequent für die Methanverbrennung optimiert. Mit seiner hohen Klopffestigkeit bietet bereits Erdgas gegenüber Benzin ein signifikantes Effizienzsteigerungspotenzial. Dies kann durch EE-C-Methan mit hohen Methangehalten und einer damit einhergehenden höheren Klopfresistenz (höhere Methanzahl) noch erhöht werden, da wirkungsgradsteigernde hohe Kompressionsverhältnisse bei gleichzeitig sehr hohen Aufladegraden ermöglicht werden.
Um die hohen Wirkungsgrade bei gleichbleibendem Fahr- und Verschleißverhalten zu ermöglichen, sind bei der Entwicklung eines optimierten Motors zahlreiche Teilaspekte wichtig, die umfassend im Projekt bearbeitet werden. Hierzu gehören insbesondere motortechnische Anpassungen der Spitzendruckfähigkeit, die Ladedruckerhöhung zur Vermeidung von Füllungsverlusten mit Hilfe von neuartigen Injektoren zur Gasdirekteinblasung (Methan DI) und Turboladern mit variabler Turbinengeometrie, sowie ein vollvariabler Ventiltrieb. Neben den motortechnischen Entwicklungen ist auch der Einfluss der Gasbeschaffenheit von Methan, insbesondere EE-C-Methan, als Kraftstoff ein wichtiger Baustein für die Markteinführung. Hierzu wird der Einfluss der zu erwartenden Hauptkomponenten (CH4, H2) und von Spurenstoffen (schwefelhaltige Odoriermittel, Kompressorenöle) auf Komponentenverschleiß und Katalysatorwirksamkeit anhand von Teststandsversuchen untersucht.
Der dritte innovative Baustein stellen grundlegende Untersuchungen zur Vermeidung von Partikelemissionen an Methanmotoren dar. Hierbei stehen sehr kleine Partikel im Fokus.

Cost-effective CO2 conversion into chemicals via combination of Capture and Electrochemical and Biochemical Conversion
(CELBICON)
Die Umwandlung von CO2 in wertvolle Chemikalien oder Treibstoffe in Verbindung mit regenerativ erzeugtem Wasserstoff hat das Potential sich zum strategischen Ziel der nächsten Jahrzehnte entwickeln. Dies würde nicht nur zur Reduktion von Treibhausgasemissionen bedeuten, sondern auch die Möglichkeit bieten einige der bisher verwendeten fossile Rohstoffe durch regenerativ erzeugte zu ersetzen. In diesem Zusammenhang soll im Rahmen des EU-finanzierten Projekt CELBICON (Cost-effective CO2 conversion into chemicals via combination of Capture, ELectrochemical and BIochemical CONversion technologies) eine neue Technologie zur Umwandlung von CO2 in Chemikalien entwickelt weden, die durch ihre hohe Effizienz auch im kleinen Maßstab vor allem zum Einsatz in Kombination mit den dezentral vorkommende erneuerbaren
Energien geeignet ist. 
Der CELBICON Prozess, dargestellt in der oberen Abbildung, beinhaltet die Abscheidung vonCO2 aus der Atmosphäre und deren Umwandlung in Synthesegas in einem elektro-katalytischemReaktor mit anschließender Biotechnologischer Umwandlung und Weiterverarbeitung in verschiedene Endprodukte (z.B.Isopren oder Biokunststoffe).

Das KIT ist im CELBICON Projekt dafür verantwortlich eine energieeffiziente Bereitstellung des Feedstocks für die Elektro-katalytische Einheit, die aus einer CO2/Wasser Lösung bei erhöhter Temperatur und Druck besteht. Da der Energieverbrauch der Lösung von CO2 in Wasser vom Energieaufwand für die Kompression des gasförmigen CO2 dominiert wird, wird das KIT auf der Grundlage von aktuellen Entwicklungen eine neue Methode zur Kompression und
gleichzeitigen Lösung von CO2  in Wasser erforschen.



Renewable Power Generation by Solar Particle Receiver Driven Sulphur Storage Cycle
(PEGASUS)
In PEGASUS wird ein neues Verfahren für die Elektrizitätserzeugung auf Basis erneuerbarer Energie untersucht. Dieses Verfahren kombiniert die Technologie des konzentrierenden Energieeintrags aus Sonnenenergie durch einen Kollektor auf Basis einer Partikelzentrifuge mit einem Energiespeichersystem auf Schwefelbasis. Der vorgeschlagene Prozess verbindet strömende Partikel als Wärmeübertragermedium, die zusätzlich als direktes thermisches Speichermedium verwendet werden können, mit der indirekten thermochemischen Speicherung von Sonnenenergie in festem Schwefel. Dadurch wird die Einbindung eines Sonnenkraftwerks als regenerativer Stromerzeuger im 24-Stunden Betrieb ermöglicht.

Prozessschema des solaren Schwefelkreisprozesses / Bildquelle: DLR

Das übergeordnete Ziel von PEGASUS ist die Entwicklung und Demonstration eines innovativen Sonnenturm Systems das auf einem Kollektor mit festen Partikeln basiert in Kombination mit einem thermochemischen Speichersystem für Sonnenenergie auf Grundlage von elementarem Schwefel.  So soll eine verlässliche Stromerzeugung bei signifikanter Kostenreduktion im Vergleich zu aktuellen Konzepten ermöglicht werden. Die Technologie wird unter realen Bedingungen im Sonnenturm Jülich (STJ) in Deutschland erprobt.
Dazu müssen vom KIT die folgenden projektspezifischen technischen Ziele erreicht werden:  
  • Die Entwicklung und Realisierung eines neuen Schwefelbrenners im Laboratoriumsmaßstab, der es ermöglicht in einem Bereich von 10-50 kW stabile Verbrennungsbedingungen mit > 99% Verbrennungswirkungsgrad und Leistungsdichten von > 1,5 MW/m3 (Dies entspricht einem Wert, der dreimal höher ist als bei konventionellen Schwefelverbrennungsanlagen) unter atmosphärischen Bedingungen und Temperaturen >1400°C .
  • In Zusammenarbeit mit den Projektpartnern wird die Durchführbarkeit des Gesamtprozesses demonstriert, das detaillierte Gesamtfließschema erstellt und eine Analyse des optimierten, integrierten Prozesses, der auf 5MWth skaliert ist, durchgeführt. Dabei wird auch eine Bewertung der Technologie gegenüber der Zielstellung durchgeführt.

Weitere Informationen sind in einer Pressemitteilung des KIT erläutert und an der Internetseite des Projekts (Link unten).

 

Im Rahmen dieses Schwerpunkts wurden in den vergangenen Jahren auch folgende Forschungsprojekte bearbeitet:


Integrated High-Temperature Electrolysis and Methanation for Effective Power to Gas Conversion
(HELMETH)

Das Ziel des EU-Projekts HELMETH (Integrated High-Temperature Electrolysis and Methanation for Effective Power to Gas Conversion) ist die Machbarkeit eines hocheffizienten Power-to-Gas (P2G bzw. PtG) Prozesses mit thermischer Integration von Hochtemperaturelektrolyse (SOEC) und CO2-Methanisierung zu demonstrieren.
Die innovative Verknüpfung von exothermer Methanisierungsreaktion und endothermer Wasserdampfelektrolyse bietet das Potenzial eines der effektivsten Verfahren zur Speicherung von erneuerbarer elektrischer Energie zu werden.
Durch die hohe Kapazität der vorhandenen Erdgasinfrastruktur und der einspeisefähigen Erdgassubstitut-Qualität sind praktisch keine Speicherprobleme vorhanden.
Zur Realisierung des geplanten P2G Prozesses wie er im Rahmen von HELMETH angestrebt wird, sind einige Entwicklungsschritte notwendig. Der Fokus liegt dabei auf zwei  technischen und sozioökonomischen Gesichtspunkten, die zur erfolgreichen Demonstration der Technologie notwendig sind:
  • Erarbeitung der Bedingungen/Szenarien für einen wirtschaftlichen P2G-Betrieb von erneuerbarer elektrischer Energie zu Methan, ohne die CO2 Bilanz der erneuerbaren Energie zu verschlechtern.
  • Demonstration der Realisierbarkeit der Umwandlung von erneuerbarer Energie zu Methan mit Wirkungsgraden größer 85%, welche bloßer Wasserstofferzeugung durch Niedertemperaturelektrolyse überlegen wäre.
Im HELMETH Projekt liegt das Hauptaugenmerk auf der Entwicklung eines unter erhöhtem Druck arbeiteten P2G Moduls, welches aus einer optimierten CO2-Methanisierungseinheit und einer thermisch integrierten Hochtemperaturdampfelektrolyse besteht.
HELMETH soll zeigen dass:
  • Die Umwandlung von erneuerbarer elektrischer Energie zu speicherbarem Methan mit Hilfe der Hochtemperaturelektrolyse technisch machbar ist.
  • Methanisierung und Hochtemperaturelektrolyse durch Nutzung der Reaktionswärme der Methanisierungsreaktion thermisch  gekoppelt werden können und dadurch Wirkungsgrade größer 85% erreicht werden können.

Die Hauptaufgaben des KIT im HELMETH Projekt sind:
  • Technische, wissenschaftliche und administrative Koordination
  • Entwicklung des Methanisierungsmoduls
  • Prozesssimulation
  • Wärmetauscher Tests
  • Öffentlichkeitsarbeit


Fuel flexible combustion systems for liquid and gaseous bio fuels
(KIC_Inno_Energy)
Die Nutzung von Treibstoffen, hergestellt  aus Biomasse,  gewann in den letzten Jahren verstärkt an großem Interesse. Doch aufgrund der unterschiedlichen Verbrennungseigenschaften dieser Treibstoffe, stellt die saubere Verbrennung nach wie vor eine große Herausforderung dar, wodurch die Nutzung fortschrittlicher Verfahren notwendig wird.  Aus diesem Grund legt dieses Projekt Wert auf die Entwicklung neuer Verbrennungstechnologien, um eine effiziente und saubere Nutzung aktueller und zukünftig  gewonnener Biomasse Treibstoffe zu sichern.  Im Rahmen dieses Projektes werden neue Komponenten modernster Brennverfahren entwickelt und getestet. Um dieses Ziel zu erreichen, werden experimentelle und theoretische Untersuchung über die Verbrennungseigenschaften der künftigen Biokraftstoffe durchgeführt. Die Untersuchungen beinhalten Verbrennungen unter atmosphärischem- bzw. erhöhtem Druck, Plasma-unterstützte Verbrennungen, abgehobenen Flammen und Dampf-unterstützte Verbrennungstechnologien.

Folgende Zusammenfassung stellt die genauen Ziele dieses Projektes dar:

  1. Brennstoff Charakterisierung und Verbrennungseigenschaften zukünftiger, flüssiger Brennstoffe
    • Brennstoff Charakterisierung
    • Entwicklung neuer Reaktionsmechanismen
    • Messungen der laminaren Flammengeschwindigkeit
  2. Die Entwicklung auf eine flammenlose Verbrennung basierender Systeme mit flüssigen Biokraftstoffen für Mikro-Gasturbinen
    • Entwicklung neuer, flammenloser Brenner für Mikro-Turbinen
    • Entwicklung poröser flüssig Treibstoff Einspritzer für Mikro-Turbinen (anwendbar auf Systeme mit sichtbaren Flammen und flammenlose Brenner)
    • Entwicklung generischer Modelle für flammenlose Verbrennungen mit detaillierter / reduzierter Chemie
    • Verbrennungsprüfungen verschiedener, zukünftiger Kraftstoffe
  3. Entwicklung von FLOX ®- flüssig Treibstoff Brenner für den Einsatz in Heizkesseln für die Wärme-und Stromerzeugung (WP3)
  4. Entwicklung von Plasma-unterstützten Feuerungsanlagen für Mikro-Gasturbinen (WP4)
    • Studien über Plasma-unterstützte Verbrennungen mit Anwendung auf flüssige Brennstoffe und Mikro-Gasturbinen
    • Gestaltung und Herstellung von Prototypen von Plasma-Einheiten für Mikro-Gasturbinen
  5. Entwicklung von dualen Zerstäuberdüsen für Verbrennungssysteme mit abgehobenen Flammen
  6. Untersuchung von Dampf-unterstützten Verbrennungen bei hohen Drücken (WP6)



Modeling of wood combustion
(WoodComb)
EIFER is working on the development of innovative biomass fed systems for residential applications. The aim of the project is to build up competencies on the combustion of biomass applied to domestic devices. The work of the Institute of “Technical Chemistry and Polymer Chemistry” and the “Engler-Bunte-Institute (Division of Combustion Technology)” includes the following packages: Characterisation of gaseous species production kinetics during wood combustion, Development of a solid phase combustion model, CFD modelling of an wood logs stove and a pellets boiler.

Entwicklung eines Grill- und Kaminanzünders auf Stahlwollbasis (Anzündmaus)
(Anzuendmaus)

 

 

Zielsetzung der Entwicklung ist es einen deutlich besseren Grill- und Kaminanzünder im Vergleich zu heute verfügbaren Produkten zu entwickeln. Wesentliche Kriterien hierfür sind die Emissionen des Verbrennungsprozesses, die Brenndauer, die zeitliche Entwicklung der Wärmefreisetzungsrate sowie die Speicher- und Lagerstabilität des Anzünders. Die Nutzung von Stahlwolle als wesentlicher Bestandteil des Grillanzünders erfüllt hierbei mehrere Funktionen:

 

Sie dient als Träger für das benutzte Brennmittel: Hiermit können verschiedene Brennstoffe eingesetzt werden, die sonst nicht die notwendige Formstabilität aufweisen würden (z.B. verschiedene Wachse) und nur als Paste oder als Flüssigkeit hätten genutzt werden können.

 

Die Stahlwolle selbst ist ein Brennstoff: In einer ersten vereinfachenden Annahme kann davon ausgegangen werden, dass bei einem Verbrennungsprozess die Stahlwolle vollständig zu Eisen(III)-oxid (Fe2O3) oxidiert. Die Standardbildungsenthalpie von Fe2O3 beträgt Δhf0 = -824,2 kJ/mol. Eine vollständige Oxidation führt zu einer Wärmefreisetzung von 7.379 J/g. Betrachtet man die höhere Dichte von Stahl im Vergleich zu den üblichen aus Kohlenwasserstoffen basierenden Brennmitteln kann man von einem oberen Heizwert von ca. 58.000 MJ/m3 im Vergleich zu 41.500 MJ/m3 für Paraffin und ca. 25.000 MJ/m3 für Holzfaser/Wachs-Gemische. Je nach Porosität des tragenden Stahlwollegerüstes, die über die Verpressung und die Drahtstärke angepasst werden kann, ist die Aufteilung der freizusetzenden Energie zwischen der aus der Stahlwolle-Verbrennung und der aus der Zusatzbrennmittel-Verbrennung in weiten Grenzen wählbar.


Environmentally Compatible Air Transport System
(ECATS)

Das Projekt ECATS (kurz für Environmentally Compatible Air Transport System) hat sich zum Ziel gesetzt die Entwicklung von umweltgerechten Luftfahrtsystemen zu unterstützen. Da das Erfüllen solch einer anspruchsvollen Aufgabe die Beteiligung vielen Nationen voraussetzt legt das Programm des Projekts großen Wert auf die Zusammenarbeit von verschiedenen Forschungsinstitutionen. Im Rahmen den vielen Projekttreffen werden die einzelnen Partner aufgefordert ihre Arbeit vorzustellen und zur Diskussion zu stellen. Auf dieser Weise wird die Erfahrung anderer genutzt um die Entwicklungsschritte für neuartige Konzepte zu verkürzen. Das Erstellen einer Know-How Datenbank verhalf dazu, das Können von vielen Einrichtungen für die anderen Partner zugänglich zu machen. Die Datenbank soll auch helfen in der Zukunft Forschungsvorhaben, die sich überschneiden, zu vermeiden oder zusammenzuführen. Mittels der Datenbank können zudem die Schwachstellen in der Strategie und Infrastruktur ausfindig gemacht und beseitigt werden. Es werden auch Forschungsaufenthalte zwischen Partnern mit ähnlichen Tätigkeitsfeldern ermöglicht. Regelmäßig werden Fortbildungsveranstaltungen angeboten, bei denen grundlegende Themen ausführlich behandelt werden. Unser Institut hat die Aufgabe übernommen die Brenneigenschaften von Alternativbrennstoffen, die von Interesse für die Luftfahrt sind, zu untersuchen. Es ist außerdem sehr stark in der Weiterbildung, wie z.B. Seminaren, vertreten. Siehe auch die externe Seite

Numerische Simulation der wasserdampfgestützten Karbonisierung von Biomasse in Rohrreaktorenof wet biomass carbonization in tubular reactors
(KARBONISIERUNG)

Biomass Steam Processing (BSP) ist ein wasserdampfunterstütztes, thermochemisches Verfahren zur Behandlung von lignozellulosehaltiger Biomasse mit dem Ziel, deren Energiedichte zu erhöhen. Das BSP-Verfahren ist eine vielversprechende Alternative zu aktuellen Karbonisierungsverfahren. Gerade die Fle-xibilität bei Einsatzstoffen und Betriebsparametern eröffnet neue Anwendungsbereiche.Im Verlauf der Untersuchungen über mehrere Jahre wurden verschiedene experimentelle Ansätze und Skalierungen umgesetzt. Auf-grund der komplexen Stoffeigenschaften von Biomassen und Unklarheiten über deren chemische Reaktionen und Förderverhalten insbesondere während der Umwandlung, ist es sehr schwierig diese Prozesse genau zu ver-stehen und vorherzusagen. Ein Verständnis der Vorgänge kann jedoch die ökonomische Umsetzung von Verfah-ren zur Verwertung von Abfallbiomassen unterstützen und diese als alternative Energiequelle etablieren. BSP ist eine dieser wirtschaftlichen Abfall-zu-Energie Strategien und kann eine ökologische Lösung für die Entsor-gungsprobleme von biologischen Abfällen bieten.

Mit dem beantragten Forschungsvorhaben soll stufenweise ein modular aufgebautes Programm zur numerischen Simulation von Feststofftransport, Wärmeübertragung und chemischen Reaktionen von granularen Feststoffen in Rohrreaktoren mit Relativbewegung zwischen Feststoff und Reaktorwand bzw. Reaktoreinbauten entwickelt werden. Hierbei soll von einfachen Modellen, wie z.B. Kaskadenmodellen ausgegangen werden, um die Einflüsse der unterschiedlichen Teilmodelle für die komplexen chemischen und physikalischen Prozesse zu untersuchen und zu quantifizieren. Aufbauend auf diesen Untersuchungen sollen DEM-Verfahren (DEM: discrete element methods) eingesetzt werden, die an geeignete verfügbare CFD-Verfahren (CFD: computational fluid dynamics) angepasst und mit diesen kombiniert eingesetzt werden. Mit diesem Programmsystem sollen z.B. Schneckenreaktoren, wie sie bei der Carbonisierung von lignozellulosestämmigen Biomassen eingesetzt werden numerisch simuliert werden. Das Programm soll aber auch für den Einsatz für andere Reaktorformen, z.B. Drehrohre oder Rohrreaktoren mit rotierenden schaufelartigen Einbauten entwickelt werden.


Solar2Fuel - Sonnenlichtgetriebene Reduktion von CO2 zu Methanol
(Solar2Fuel)

Solar2Fuel ist ein Verbundprojekt zwischen der EnBW Energie Baden-Württemberg, der BASF SE, der Universität Heidelberg, sowie des Karlsruher Instituts für Technologie. Ziel des Gesamtprojektes ist die Erarbeitung einer neuartigen Technologie für die chemische Umwandlung von Kohlenstoffdioxid (CO2) in Wertprodukte mit Hilfe von Sonnenlicht. Im Fokus steht dabei die Gewinnung von Methanol, als klimaneutralen Kraftstoff in Verbrennungsmotoren oder Brennstoffzellen. Innovativ ist dabei nicht nur der technologische Ansatz - speziell funktionalisierte Halbleiter-Nanoteilchen als Katalysatoren - sondern auch das Ziel, industrielle Abgasströme als mögliche Quelle von Wertprodukten zu nutzen. Die stoffliche Verwertung von CO2 aus stationären Quellen könnte einen wichtigen Beitrag zu einer nachhaltigen Energiewirtschaft und der Vermeidung von klimaschädlichen CO2-Emissionen leisten. Solar2Fuel ist Bestandteil des Spitzenclusters "Forum Organic Electronics in der Metropolregion Rhein-Neckar".

Das Teilprojekt am Karlsruher Institut für Technologie befasst sich mit der ingenieurtechnischen Umsetzung des Prozesses, angefangen von Untersuchungen zum Stoffeintrag der Reaktionsgase in das Reaktionsmedium bis zum Design und der numerischen Simulation eines photochemischen Modellreaktors.


Alternative Fuels and Biofuels for Aircraft Development
(ALFA_BIRD)
ALFA-BIRD zielt auf eine Weiterentwicklung bezüglich der Benutzung von alternativen Brennstoffen in der Luftfahrt. In der momentanen Situation steigender Ölpreise und den mit der Benutzung fossiler Brennstoffe verbundenen Auswirkungen auf  den Klimawandel ist ein weiteres Wachstum des Flugverkehrs abhängig von dessen Umweltverträglichkeit.  In diesem Zusammenhang ist eine in Zukunft mögliche Benutzung alternativer Brennstoffe wünschenswert, stellt aber eine große Herausforderung an die technische Realisierung dar. ALFA-BIRD führt daher eine multidisziplinäres Konsortium bestehend aus in der Luftfahrt führenden, industriellen Partnern (Antriebs- und Flugzeughersteller), Brennstoffindustrie und Forschungseinrichtungen zusammen, die ein breites Spektrum an Expertise für die Felder Biochemie und Verbrennungstechnik enbenso wie industrieller Sicherheit abdecken. Durch diese Zusammenführung von Wissen wird das Konsortium die gesammte Kette für saubere alternative Brennstoffe entwickeln, die für die Luftfahrt erforderlich ist.  Die vielversprechendsten Lösungen werden während der Projektlaufzeit untersucht werden. Dies beginnt bei klassischen Brennstoffen (Planzenöle, synthetische Öle) bis zu den höchst innovativen Brennstoffen wie z. B. neue organische Moleküle.
 


Das Karlsruhe Institut für Technologie wird in diesem Zusammenhang ein industrielles schadstoffarmes ("low NOx") Einspritzsystem, das mit alternativen Brennstoffen und im Vergleich dazu mit Standard Jet A-1 Kerosin betrieben wird, untersuchen. Für die Anwendung alternativer Brennstoffe ist die Kenntnis der Flammenkontur, der mageren Verlöschgrenze und der zu erwartenden Emissionen durch ein System basierend auf solch einer Düse entscheidend wichtig. Die Flammenkontur ist in diesem Zusammenhang eine wichtige Größe für das Design der Brennkammergeometrie, die magere Verlöschgrenze bestimmt die Luftaufteilung des Designs und die Emissionen müssen den ICAO Standard erfüllen.