Am 7. Mai 2024 fand das Abschlusstreffen des Projektes AmmoniaMot bei MAN-ES in Augsburg im hybriden Format statt. Das Foto zeigt die in Augsburg anwesenden Teilnehmer. Gastgeber war Christian Kunkel von MAN-ES (7. von links) und als Projektleiter fungierte Carsten Tietze vom WTZ Roßlau (8. von links).
Ammoniak wird zunehmend als vielversprechende Alternative für die derzeitigen kohlenstoffhaltigen Brennstoffe im maritimen Bereich gesehen. Dementsprechend intensiv wird die Forschung und Entwicklung zu mit Ammoniak betriebenen Großmotoren vorangetrieben. Das Projekt AmmoniaMot hat sich seit 2020 diesem Thema gewidmet und umfangreiche Ergebnisse geliefert. Mittlerweile steht die Entwicklung der ersten kommerziellen Ammoniak-Zweitaktmotoren kurz vor dem Abschluss.
Die Hauptaufgabe der drei Doktoranden des Lehrstuhls für Thermodynamik im AmmoniaMot-Konsortium war die Generierung des erforderlichen Grundlagenverständnisses der beim pilotierten Diffusionsbrennverfahren ablaufenden physikalischen und chemischen Prozesse durch Grundlagenversuche und Simulation.
Die Experimente wurden unter wohldefinierten, motornahen Randbedingungen in einer Einhubmaschine durchgeführt. Die Maschine ermöglicht die Variation von Betriebsbedingungen, Einspritzparametern und geometrischen Anordnungen. Diese Variationen ermöglichen breite Parameterstudien, die ihren Einfluss auf die Verbrennung aufzeigen. Verbrennung und Gemischbildung wurden über die Wärmefreisetzungsrate, die Abgaszusammensetzung sowie optische Daten, einschließich Schattenbildern, Chemilumineszenz, Mie-Streuung, natürlichem Flammenleuchten und spektroskopischer Bildgebung analysiert.
Parallel zu den experimentellen Untersuchungen wurde ein geeignetes numerisches CFD-Verfahren entwickelt, das sich für die Berechnung der Verbrennung bei Direkteinspritzung beider Brennstoffe unter motorischen Bedingungen eignet. Dieses Verfahren wurde zunächst dazu verwendet, zusätzliche, auf experimentellem Wege nicht beschaffbare Erkenntnisse zu liefern und so neben dem Experiment zum weiteren Erkenntnisgewinn beizutragen. Weiterhin erfolgte der Übergang von den Einzelinjektoren in der Einhubmaschine zu den Mehrlochinjektoren im Einzylindermotor des Projektpartners WTZ auf numerischem Weg, um die Injektorentwicklung und die Motorversuche durch Vorausberechnung und Problemanalyse zu unterstützen. Der entwickelte CFD Code soll die Grundlage für die weitere Motorenentwicklung von MAN-ES bilden.
Valentin Scharl, einer der drei Doktoranden des Lehrstuhls für Thermodynamik hat seine Promotion bereits abgeschlossen (siehe vorangegangener Post) und verbringt derzeit einen Forschungsaufenthalt in einer Forschergruppe an der NTNU in Trondheim, die sich ebenfalls intensiv mit der Ammoniakverbrennung beschäftigt. Utkarsh Pathak und Dominik Krnac, die beiden anderen Doktoranden (3. und 5. von links auf dem Photo), verfassen derzeit ihre Dissertationen.
AmmoniaMot war das letzte, von Professor Sattelmayer für den Lehrstuhl für Thermodynamik eingeworbene Drittmittelprojekt. Es wird mit AmmoniaMot 2 seine Fortsetzung finden. Dieses Projekt startet im Juni 2024 unter der Führung von Prof. Agnes Jocher.