Niedrige Temperaturen halten Emissionen auf Sparflamme

Ein neuer Sonderforschungsbereich an der RWTH Aachen beschäftigt sich mit den Möglichkeiten, durch eine Verbrennung im Niedertemperaturbereich den Schadstoffausstoß zu verringern

„Die Niedertemperaturverbrennung ist der Königsweg zur schadstoffarmen Verbrennung, sie ist allerdings instabil und muss daher geregelt werden“, sagt Univ.-Prof. Dr.-Ing. Norbert Peters, Leiter des Instituts für Technische Verbrennung und Sprecher eines neuen Sonderforschungsbereiches (SFB) an der RWTH. Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dirk Abel erläutert, dass eine derartige Regelung auf Modellen des Prozesses basieren muss. Abel, stellvertretender Sprecher des SFB, leitet das Institut für Regelungstechnik und hatte gemeinsam mit Prof. Peters die Initiative zu diesem SFB ergriffen. Unter dem Titel „Modellbasierte Regelung der homogenisierten Niedertemperatur-Verbrennung“ werden die Wissenschaftler jetzt im Verbund mit insgesamt acht Instituten der RWTH und einem der Universität Bielefeld ihre interdisziplinäre Arbeit aufnehmen.

Bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen zur Erzeugung von Wärme oder Transportenergie werden Schadstoffe freigesetzt. Dabei ließe sich vor allem die Emission von Stickoxiden durch die Absenkung der Verbrennungstemperaturen erheblich vermindern. Allerdings tritt beim Betrieb von Motoren und Turbinen im Niedertemperaturbereich nicht selten ein störendes Geräusch auf, das durch seinen ungünstigen Frequenzbereich die Anlage schädigen kann. Neben diesen thermo-akustischen Instabilitäten bringen Löscherscheinungen, die normalerweise durch eine hohe Verbrennungstemperatur verhindert werden, weitere Probleme mit sich. Letztere sind durch eine homogene Mischung der Luft und des flüssigen oder gasförmigen Brennstoffs gemeinsam mit einer Prozessoptimierung positiv beeinflussbar.

Die Aachener Wissenschaftler haben es sich zum Ziel gesetzt, in einem ersten Schritt diese Phänomene zu beobachten und zu analysieren. Danach sollen modellbasierte Regelungen, also rechnergestützte Simulationen der Prozesse, entwickelt werden, die wiederum die Basis für einen spätere Anwendung liefern. Dazu bedarf es eines breiten Spektrums an fachbezogenen Kompetenzen, wie sie Prof. Peters und Prof. Abel an der RWTH vorfinden. Neben Spezialisten zu thermo- und aerodynamischen Fragen werden sich Wissenschaftler aus dem Bereich Verbrennungskraftmaschinen, Dampf- und Gasturbinen sowie Regelungstechnik beteiligen. Aus Bielefeld bringt eine Professorin für Physikalische Chemie ihre spezifischen Kenntnisse ein, was die DFG in diesem Fall ausnahmsweise genehmigte. „Dieser SFB ist wie eine Klammer, die unterschiedliche Institute mit ihren spezifischen Anwendungsgebieten zusammenbringt“, betont Prof. Abel, der sich über die Möglichkeiten freut, die fachlichen Gemeinsamkeiten und jeweiligen Blickwinkel nun zu einem Thema zusammen zu bringen.

„Die Sonderforschungsbereiche sind ein weltweit einmaliges Förderinstrument, das uns besondere Möglichkeiten eröffnet,“ sagt Prof. Norbert Peters, der seit zwei Jahren den neuen SFB vorbereitet. Er arbeitete mit den Instituten geeignete Projektvorschläge aus, die der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) in einem ersten Beratungsgespräch präsentiert wurden. Darauf folgte die Begutachtung durch Fachkollegen, eine Begehung vor Ort und schließlich die Bewilligung der ersten von voraussichtlich drei Forschungsperioden von jeweils vier Jahren. Die Förderung wird jährlich rund 1,5 Millionen Euro betragen und neben der Beschaffung von Sachmitteln vor allem die Beschäftigung und Ausbildung des wissenschaftlichen Nachwuchses ermöglichen.

i.A. Sabine Busse

Weitere Informationen:

RWTH Aachen
Institut für Technische Verbrennung
Prof. Dr.-Ing. Norbert Peters
Sprecher des SFB 686
Templergraben 64
52064 Aachen
Telefon: 0241 – 80-94609
N.Peters@itv.rwth-aachen.de