Forschungsprojekte

EGRreact - Abgasrückführung mit Spenderzylinder bei Gasmotoren

Projektbeschreibung

Im Forschungsprojekt EGRreact ist es geplant, einen Serien BHKW-Erdgasmotor vom Magerbetrieb auf stöchiometrischen Betrieb umzuwandeln. Hierbei soll eins der Vierzylinder als Spenderzylinder fungieren. mehr...

HCCI – Homogene Ladungskompressionszündung

Projektbeschreibung

Im Fokus des Forschungsvorhabens steht die Entwicklung eines homogen kompressionsgezündeten Brennverfahrens (Homogeneous Charge Compression Ignition – HCCI) für ein monovalent betriebenes Erdgas-Klein-BHKW. Durch die nahezu gleichzeitige Selbstzündung des gesamten, extrem mageren Kraftstoff-Luft-Gemischs im HCCI-Verfahren wird eine Annäherung an den thermodynamisch wirkungsgradoptimalen Gleichraumprozess bei paralleler Absenkung der Verbrennungstemperatur erreicht. Ausgehend von der Flammenfrontverbrennung des Serienbrennverfahrens wird die „kontrollierte Selbstzündung“ zunächst mittels Ansaugtemperaturerhöhung und stark erhöhter Verdichtung realisiert und das Betriebsverhalten des Motors im HCCI-Verfahren bestimmt. Im Fokus der Untersuchungen stehen die Zusammenhänge zwischen NOx-Emissionen und Wirkungsgrad. Aufgrund der extrem hohen Druckgradienten bei HCCI-Verbrennungen und der stark zeitabhängigen Selbstzündung liegt darüber hinaus ein besonderes Augenmerk auf dem erreichbaren Last- und Drehzahlbereich. Auf Grundlage der gewonnenen Ergebnisse werden Maßnahmen zur Entschärfung des Zielkonflikts zwischen NOx-Emissionen und Wirkungsgrad sowie zur Erweiterung der Betriebsgrenzen entwickelt (s. auch HSACI). mehr...

HSACI – Glühstift-unterstützte Kompressionszündung

Projektbeschreibung

Die homogene Kompressionszündung (Homogeneous Charge Compression Ignition – HCCI) ist ein geeignetes Brennverfahren zur Erzielung hoher Wirkungsgrade und sehr geringer NOx-Emissionen. Aufgrund der nahezu gleichzeitigen Selbstzündung des extrem mageren Kraftstoff-Luft-Gemischs im HCCI-Verfahren stellen sich sehr hohe Druckgradienten und Spitzendrücke ein, die einen Betrieb oft nur im niedrigen bis mittleren Lastbereich erlauben. Die starke Zeitabhängigkeit der Selbstzündung führt ferner zu einer Limitierung des Drehzahlbereichs in Richtung höherer Drehzahlen, wodurch insgesamt nur eine vergleichsweise geringe Leistung des Motors gegenüber Fremdzündungsverfahren erzielt werden kann. mehr...

HydroGen – Entwicklung eines Erdgas/Wasserstoff-Klein-BHKW

Projektbeschreibung

Übergeordnetes Ziel des Vorhabens ist die Auslegung und Entwicklung eines wasserstofftauglichen hocheffizienten Motorenkonzepts für den Einsatz in Mini-Blockheizkraftwerken (BHKW) ausgehend von einem stationären Erdgas-Einzylindermotor neuester Technologie. Vor dem Hintergrund steigender Wasserstoffanteile im Erdgasnetz durch Power-to-Gas wird mit dem geplanten BHKW-Konzept die Rückverstromung von aus Überschuss-Strom erzeugtem Wasserstoff in beliebigen Konzentrationen angestrebt. mehr...

LeanStoicH2 - Wasserstoffbeimischung in stationärem Erdgasmotor

Projektbeschreibung

Die Klimaziele 2050 sehen vor, die Aktivitäten in der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK), zusammen mit dem Anteil an erneuerbaren Energien, signifikant auszubauen. Dabei wird Wasserstoff das große Potential zugesprochen, überschüssigen Strom aus regenerativen Energiequellen in großen Mengen chemisch speichern und transportieren zu können („Power-to-Gas“). Es eignet sich somit hervorragend, die Brücke zwischen der KWK und klimafreundlichen Energieträgern zu schlagen. Im Projekt LeanStoicH2 werden diese zwei Brückenelemente im Verbund erforscht, indem an der Umsetzung einer Wasserstoffbeimengung an einem stationären Erdgasmotor gearbeitet wird. mehr...

 

LiquidEGR - Wassereinspritzung und Wasserrückgewinnung in Gasmotoren

Projektbeschreibung

Die meisten BHKW Erdgasmotoren werden magerbetrieben. Das Magerbetriebverfahren zeichnet sich durch einen hohen Wirkungsgrad und eine kalte Verbrennung, die die Einhaltung der NOx Emissionen ermöglicht. Aufgrund der zunehmenden Zahl der BHKWs in Deutschland sind strengere NOx-Emissionsgrenzwerte erwartet. Das Anstreben der neuen NOx-Grenzwerte durch eine weitere Abmagerung des Gemischs könnte möglich sein. Das führt aber sicherlich zu einer Verschlechterung des Wirkungsgrads. mehr...

Miller-Lambda-1 - Stöchiometrisches Brennverfahren mit erweiterter Expansion

Projektbeschreibung

Im GenLab wurde in Kooperation mit der SenerTec GmbH ein stöchiometrisches Brennverfahren mit erweiterter Expansion über den Ventiltrieb entwickelt. Der Anwendungsbereich fokussiert sich auf gasbetriebene Blockheizkraftwerke des kleinen Leistungsbereichs. Das Ziel bestand in der Verbesserung des Zielkonflikts zwischen Wirkungsgrad und NOx-Emissionen, sodass zukünftige Emissionsgrenzwerte bei gleichzeitig hoher Anlagenwirtschaftlichkeit erfüllt werden können. mehr...

MYiTOPS - Digital vernetzte internationale Projekte und Laborexperimente

Projektbeschreibung

Mit der Forschungsgruppe Motorentechnik und BHKW (GenLab) am Institut für Klima-, Kälte- und Umwelttechnik (IKKU) und dem Institut für energieeffiziente Mobilität (IEEM) bestehen internationale Beziehungen, die einen Mehrwert für die Digitalisierung der Lehrtätigkeit einbringen. Um das studentische Lernen und Lehren an der Hochschule Karlsruhe (HsKA) global zu vernetzen und zu fördern, nutzt die GenLab-Forschungsgruppe den innovativen Ansatz des aktiven Lernens und vernetzten kollaborativen Arbeitens in Verbindung mit modernen digitalen Werkzeugen und Diensten. mehr...

ProfilRegion - Entflammung von synthetischen Kraftstoffen mit innovativen Zündsystemen

Projektbeschreibung

Im Rahmen der Profilregion Mobilitätssysteme Karlsruhe soll ein emissionsneutraler Antrieb auf Basis regenerativ erzeugter, aromatenarmer Kraftstoffe entwickelt werden. Diese Kraftstoffe werden in experimentellen Untersuchungen an einem 1-Zylinder-Prüfstand in Verbindung mit der Oberflächenzündung untersucht. Ziel ist neben der Bestimmung des Entflammungsverhaltens (z.B. Glühzündeigenschaften) insbesondere die Untersuchung der Emissionsbildung. mehr...

ReKra - Forschung und Entwicklung von innovativen Vorkammer-Zündsystemen mit regenerativen Kraftstoffen

Projektbeschreibung

Projektbeschreibung

Im Rahmen des Projekts „ReKra“ wird ein Brennverfahren für einen mit regenerativen Kraftstoffen angetriebener Verbrennungsmotor entwickelt. Dieser soll in einem hybridelektrischen Fahrzeug einen CO2-neutralen und lokal emissionsfreien Fahrzeugbetrieb ermöglichen. mehr...

ηNet - Vernetzung und Energiemanagement zwischen BHKWs und Elektrofahrzeugen

Projektbeschreibung

Das Energiesystem der Zukunft wird ein Netzwerk aus einer Vielzahl von Technologien und Anwendungen sein, die durch die selbstoptimierende Automatisierung von Abläufen für Effizienzgewinn, Flexibilisierung und bessere Ressourcennutzung sorgen. Ein Cyber-Physisches System repräsentiert die angestrebte Einheit von Realität und digitalem Abbild und ist die Weiterentwicklung der Mechatronik zu einem symbiotischen Systemansatz auf Basis der informationstechnischen Vernetzung aller Komponenten. Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines cyber-physischen Software- und Netzwerksystems, das Stoff-, Energie- und Datenflüsse abstrahiert und dadurch die Grundlage schafft, Optimierungs- und Anpassungsalgorithmen zu ermöglichen. mehr...