Im Kontext des gesamt Forschungsleuchtturms e4ships 2.0 Hybridisierung der Gesamt-Energieversorgung, inklusive dem Schiffsantrieb, alternativen Treibstoffen für Flusskreuzfahrtschiffe entwickelt und in einer Versuchsanlage an Land sowie anschließend in einer Test-Installation an Bord eines Flusskreuzfahrtschiffs erprobt. RiverCell2 ist die geplante, praktische, Fortsetzung von RiverCell 1 und baut auf den darin entwickelten Grundkonzepten und Erkenntnissen auf. Zu Projektende sollen aus Bau und Erprobung der Testinstallationen weiterführende Erkenntnisse zu Eignung und Anwendung, zu möglichen Weiterentwicklungen, sowie auch zur Wirtschaftlichkeit eines Hybridantriebs im Allgemeinen und der speziellen Komponenten im Einzelnen, gewonnen sein. Wesentlicher Erfahrungsgewinn hinsichtlich Konstruktion, Bau wie auch dem Betrieb von Systemen mit alternativem Brennstoff mit niedrigem Flammpunkt werden erwartet. Der sichere Betrieb soll in der konkreten Anwendung erprobt und demonstriert werden. Die TU Berlin beteiligt sich vor allem in den Arbeitspaketen 4 und 5 des Vorhabens.
Der hybride Einsatz von Energiespeichermöglichkeiten in Kombination mit nachhaltiger Energieerzeugung mit Brennstoffzellen bietet hinsichtlich Emissions-, und Effizienz- und Sicherheitsverbesserungen im Schiffsbetrieb großes Potential. Der Entwicklung von hybriden Energie- und Antriebssystemen auch auf Schiffen wird eine große Bedeutung für die Mobilität der Zukunft zugeschrieben.
Im Kontext des Forschungsleuchtturms e4ships 2.0, werden in RiverCell2 die modulare Hybridisierung der Gesamtenergieversorgung mit Brennstoffzellen und alternativen Treibstoffen für Flusskreuzfahrtschiffe erstmalig im Detail entwickelt und in einer Versuchsanlage an Land erprobt. RiverCell2 ist die geplante, praktische, Fortsetzung von RiverCell1 und baut auf den darin entwickelten Grundkonzepten und Erkenntnissen auf.
Zu Projektende sollen aus Bau und Erprobung weiterführende Erkenntnisse zu Eignung und Anwendung sowie auch zur Wirtschaftlichkeit eines Hybridantriebs gewonnen sein. Die Projektpartner erwarten zudem einen wesentlichen Erfahrungsgewinn im Umgang mit neuen Brennstoffen mit niedrigem Flammpunkt. Der sichere Betrieb soll in der konkreten Anwendung demonstriert werden und die Erkenntnisse sollen zu der Entwicklung von Vorschriften beitragen.
Das Forschungsprojekt 'RiverCell' nimmt damit die Herausforderung an, eine komplexe aber vor allem zukunftsfähige Energieversorgung an Bord herzustellen. Das dabei entstehende Produkt soll der Öffentlichkeit gerade im Hinblick auf den Hybrid-Antrieb mit der Brennstoffzelle die Machbarkeit und Ökologie komplexer Schiffantriebe zeigen und einen Anstoß für Folgeprojekte geben.
Die Schaffung von geeigneten Voraussetzungen für die Nutzung von Brennstoffzellen auf Schiffen in den nächsten zehn Jahren ist das Ziel des Clustermanagements e4ships 2. Dazu gehören zum einen alle Kommunikationsmaßnahmen, die eine stärkere Wahrnehmung für diese klimafreundliche Technologie erreichen sowie die Schaffung geeigneter rechtlicher europäischer und internationaler Rahmenbedingungen. Schiffbau und Schifffahrt sind durch völkerrechtliche Vorschriften sicherheitstechnisch stark reguliert, so dass Innovationen im Antriebsbereich nicht ohne weiteres in international operierenden Schiffen implementiert werden können. Treibstoffe mit niedrigem Flammpunkt, wie Wasserstoff oder andere Primärenergieträger, die im Rahmen der Brennstoffzellentechnologie eingesetzt werden können, erfordern eine Zulassung durch die International Maritime Organization (IMO, für den Einsatz auf Seeschiffen) bzw. Zentralkommission für die Rheinschifffahrt (ZKR, für den Einsatz auf Binnenschiffen). Daher stehen diese im Mittelpunkt des im Rahmen des Clustermanagements zu schaffenden Anpassungen.
Sie ergänzen ihrerseits die im Verbundvorhaben e4ships durch die Partner zu leistenden technischen Entwicklungsschritte bis zur weitgehenden Einsatzreife. Im Clustermanagement werden somit konkret Themen wie die Sicherung der landseitigen Voraussetzungen (Genehmigung von Gasen als Schiffsbrennstoffe in Häfen) und technischen Standards sowie die Darstellung gegenüber den potenziellen Kunden bzw. den für Häfen und seegängige Schiffe zuständigen Instanzen wie der International Maritime Organisation (IMO) oder den für die Binnenschifffahrt in Deutschland zuständigen Behörden des Bundesverkehrsministeriums (ZKR / CESNI) bearbeitet. Darüber hinaus umfasst die Tätigkeit im Clustermanagement e4ships 2 die übergeordnete Öffentlichkeitsarbeit und die gesamte administrative Steuerung und Dokumentation des Verbundprojektes.
Diskontinuierliche Laboruntersuchungen des Antragstellers haben gezeigt, dass katalytische Verfahren, die ursprünglich in der petrochemischen Industrie zur Spaltung und Isomerisierung von Scheserölfraktionen entwickelt wurden, auf die gezielte Umwandlung komplexer Biomoleküle, wie z.B. Fett übertragbar sind. Damit eröffnet sich die Möglichkeit, die Synthesevorleistung der Natur in Form der Kohlenwasserstoffketten tierischer Fettsäuren zur Herstellung von Diesel und Benzin aus (indirekt,) nachwachsenden Rohstoffen zu nutzen. Aufgrund eines Patentantrages (Az. 102004021 583.9 9 zur Umwandlung von Tierfett in Kohlenwasserstoffe (Benzin, Diesel) liegen den Antragstellern (Fa. W und F, FH Gießen-Friedberg). Anfragen von Entsorgern zur technischen Umsetzung vor. Zur Realisierung einer technischen Anlage ist die Entwicklung eines Prototyps als Übergang vom diskontinuierlichen zum kontinuierlichen Betrieb als Zwischenschritt notwendig. Untersuchungsbausteine dazu sind: - Bau einer kontinuierlich arbeitenden Anlage mit anlagenspezifischer Optimierung der Zeolith-Katalysatoren in Bezug auf Acidität, Formkörper, Verweilzeit, Ausbeute und Produktverteilung. - Rückkopplung mit thermogravimetrischen Analysen unter Einschluss simulierter Siedekurven der Produkte. - Standzeitverhalten und Regenerierbarkeit de Zeolith-Katalysatoren. - Analytische Kontrolle der Reaktionsprodukte: NMR, FTIR, GC-MS, Elementaranalyse, Kalorimetrie, Viskosität, Dichte, Flammpunkt und Cetanzahl zur Einhaltung von Benzin- und Dieselnorm. - Verbrennungstechnische Prüfung der erzeugten Kohlenwasserstoffe. - Motortechnische Prüfung der erzeugten Kohlenwasserstoffe. - Emissionsmessungen (CO2, CO, NOx, SO2, HC, Partikel).
In dem laufenden Forschungsvorhaben sollen erstmals experimentell mit Hilfe laseroptischer Messverfahren konditionierte skalare Gradienten der Temperatur in hochturbulenten Methan-Vormischflammen gemessen werden. Die Temperatur soll quasi dreidimensional von zwei annaehernd parallel zueinander gefuehrten Lichtschnitten mittels der Rayleigh-Streulicht-Messtechnik gemessen werden. Drueber hinaus soll zeitgleich mittels laseriinduzierter Fluoreszenz von C2Hx-Molekuelen die Lage der Flammenfront detektiert werden. Der Verlauf des Temperaturgradienten kann somit nach stabil brennenden und verloeschten Bereichen konditioniert werden. Aus dem Verlauf des Gradienten selbst laesst sich die Dicke der Reaktionszone berechnen, aus dem Punkt des Gradienten, multipliziert mit der Temperaturleitfaehigkeit, erhaelt man die skalare Dissipationsrate. Die aus den Messungen gewonnenen Groessen sollen kontroverse Meinungen zur Struktur hochturbulenter vorgemischter Verbrennung klaeren und somit die Einsetzbarkeit der Flamelet-Theorie ueber das Klimov-Williams-Kriterium hinaus pruefen. Zudem soll anhand der Messung der konditionierten skalaren Dissipationsrate der Einfluss turbulenter Transportvorgaenge auf die Verbrennung geklaert und ein daraus resultierendes Modell entwickelt werden.