Wie man aus Großmotoren noch das Letzte herausholen und sie gleichzeitig umweltfreundlicher machen kann – damit befassen sich Forscher der Technischen Uni in Graz. Sie bedienen sich dabei neuer wissenschaftlicher Ansätze und sind sich sicher: „Ein paar Prozent gehen noch."
Wenn die Experten von Großmotoren sprechen, dann meinen sie richtig groß: Mehrere Stockwerke hoch zum Beispiel, so wie bei Motoren für Schiffsantriebe. Am Large Engines Competence Center (LEC) der Technischen Universität Graz beschäftigt man sich schon lang damit, wie diese Ungetüme noch leistungsfähiger werden können. Sprich, wie man mit möglichst wenig Kraftstoff eine möglichst hohe Antriebsleistung erreicht.
„Wir sind da schon ziemlich an den Grenzen des Möglichen", sagt Maschinenbauer und LEC-Geschäftsführer Andreas Wimmer. „Ein paar Prozent gehen vielleicht noch." Diese letzten Prozent herauskitzeln wollen die Grazer Forscher nun im Rahmen eines Moduls des Comet-Programms der Forschungsförderungsgesellschaft FFG, das vor Kurzem – gemeinsam mit fünf weiteren Modulen an anderen wissenschaftlichen Einrichtungen – genehmigt wurde. Insgesamt zwölf Millionen Euro an Bundesförderungen stehen für diese Vorhaben zur Verfügung.
Der möglicherweise bahnbrechende Ansatz besteht darin, bekannte Forschungsmethoden zu kombinieren. Zum einen werden am Computer Berechnungen auf Basis der Naturgesetze angestellt. Damit kann man voraussagen, wie Motoren reagieren, wenn sich einzelne Parameter verändern. Auf dem Gelände des Kompetenzzentrums stehen vier „kleine" einzylindrige Motoren, die aber auch bis zu vier Meter hoch sind. Dort können die Ergebnisse überprüft werden. Um Versuche an einem echten Großmotor durchführen zu können, müssen die Experten mit ihren Konzepten nach Tirol fahren, wo die Innio Jenbacher GmbH solche „Riesen" baut. Zum anderen sollen große Mengen an Daten, die aus Experimenten gewonnen wurden, in die Simulationen einfließen. Denn mit der Berücksichtigung der Naturgesetze allein findet man nicht das Auslangen. Wimmer: „Da geht es oft um minimale Vorgänge, die in Sekundenbruchteilen ablaufen und von so vielen Faktoren abhängig sind, dass man wahrscheinlich Jahrzehnte brauchen würde, um die komplexen Zusammenhänge zu ergründen. Wenn wir Daten einfließen lassen, brauchen wir hingegen nicht verstehen, warum alles so ist." Dadurch vereinfacht sich die Suche nach Optimierungsmöglichkeiten.
Alternative Kraftstoffe gesucht
Ziel ist neben der Verbesserung des Wirkungsgrads und damit der Reduktion der CO2-Emission auch die Verringerung des Luftschadstoffausstoßes. Die Vorgaben in Sachen Klimaschutz werden auch in der internationalen Schifffahrt immer strenger. „Eine Reduktion der Emissionen über die Erhöhung des Wirkungsgrads allein ist zu wenig", erklärt Wimmer. „Wir suchen daher nach alternativen Kraftstoffen." Elektrische Antriebe seien in der Praxis aufgrund der niedrigen Energiedichte derzeitiger Speicher untauglich. Um ein Containerschiff von Asien nach Europa zu bringen, müsste die gesamte Ladefläche mit Batterien ausgestattet sein. Die Verwendung von Methanol scheine derzeit vielversprechend, sagen die Experten.
("Die Presse", Print-Ausgabe, 22.06.2019)