Alternative Kraftstoffe der Luftfahrt (Mobilise)

Der Energiegehalt flüssiger, chemischer Energiespeicher wie Kerosin ist mit einer Energiedichte von 12 kWh/kg ca. 80-mal höher als der Energiegehalt von Lithium-Ionen-Akkumulatoren (0,15 kWh/kg). Aus diesem Grund werden flüssige Energiespeicher auch zukünftig in der Luftfahrt eine wesentliche Rolle spielen. Für die Vision der Mobilität mit regenerativ bereitgestellten Energieträgern bedeutet dies, dass flüssige Kraftstoffe mithilfe von regenerativ erzeugten Stromüberschüssen synthetisch hergestellt werden (Power-to-Liquid Ansatz), was im Rahmen der Wissenschaftsallianz zwischen der TU Braunschweig und der Leibniz Universität Hannover in der Forschungslinie "MOBILISE - Kraftstoffe der Zukunft" erforscht wird.

In diesem Zusammenhang sollen die synthetisch erzeugten Kraftstoffe möglichst auch für die Funktion maßgeschneidert werden. Konventionelle Kraftstoffe werden in heutigen Flugtriebwerken in einer diffusionsartigen Verbrennung umgesetzt, wodurch aufgrund der inhomogenen Brennstoff-Luft Mischung lokal fette Bereiche mit Rußpartikelbildung und lokal stöchiometrische bzw. leicht magere Bereiche mit hohen NOx-Bildungsraten entstehen. Der Einsatz von schadstoffarmen Mager-Vormischbrennverfahren (LPP-Konzepte), die keine Ruß- und sehr geringe NOx-Emissionen aufweisen, scheitert bisher an der Gefahr der vorzeitigen Zündung im Mischungsbereich.

Es wird deshalb als finales Ziel angestrebt, neue Kraftstoffe bzw. -gemische zu entwickeln, bei denen die Vormischung ohne Rückschlaggefahr und Frühzündung möglich ist. Auf dem Weg dahin werden die Eigenschaften von den Partnern in Braunschweig erforschten synthetischen regenerativen Kraftstoffen hinsichtlich der Verbrennungseigenschaften mit detaillierter Reaktionskinetik berechnet und es wird ein Versuchsstand aufgebaut, an dem Zünd- und Rückschlagsversuche ermöglicht werden können, so dass die Potentiale für eine Anwendung in neuen Flugtriebwerkskonzepten abgeschätzt werden können.

Ein Forschungsvorhaben mit dem Schwerpunkt der Verbrennung von Ammoniak-Wasserstoff-Gemischen (also völlig CO2-frei) wird vom niedersächsischen Ministerium für Wissenschaft und Kultur im Rahmen des Verbundvorhabens "MOBILISE" gefördert.

Eine Ausweitung des Projektvorhabens auf andere Electro-Fuels wird parallel im Exzellenzcluster Sustainable and Energy-Efficient Aviation realisiert.