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StartseiteForschung aktuellHerausforderung Klimawandel09.08.2006

Herausforderung Klimawandel

Verbrennungstechniker diskutieren künftige Treibstoffe und Motoren

Technik. - Verbrennungsprozesse decken derzeit etwa 90 Prozent des globalen Energiebedarfs ab, ein Wert, der sich voraussichtlich in den nächsten 20 Jahren nicht ändern dürfte. Angesichts der drohenden Klimakatastrophe sind daher umweltfreundlichere Techniken gefragt: Biokraftstoffe und neue Motoren und Turbinen. Auf dem Internationalen Symposium zu Verbrennungstechnik in Heidelberg werden diese Fragen derzeit unter der Überschrift "Koevolution von Treibstoffen und Motoren" diskutiert.

Von Mirko Smiljanic

Vor dem Hintergrund knapper fossiler Energieträger spielen Biokraftstoffe eine immer wichtigere Rolle.  (AP)
Vor dem Hintergrund knapper fossiler Energieträger spielen Biokraftstoffe eine immer wichtigere Rolle. (AP)

Früher war - zumindest für Motoren- und Triebwerkshersteller - die Welt noch in Ordnung: Drei Treibstoffarten standen zur Verfügung, um die herum die Verbrennungsmaschinen gebaut wurden. Beim PKW waren das Benzin und Diesel; Produzenten von Flugzeugturbinen hatten es noch einfacher: Sie kannten Kerosin - das war's. Zukünftig wird das anders sein: Wenn zum Beispiel der Airbus 350 seinen Erstflug im Jahre 2012 absolviert, bleibt er 30 bis 40 Jahre in Betrieb. Die Ingenieure müssen also heute für knapp 50 Jahre grundlegende technische Entscheidungen treffen: Wie sehen Tank- und Leitungstechnik aus? Wie arbeiten die Turbinen? Vor allem aber: Was werden sie verbrennen? Frank Behrend, Professor für Energieverfahrenstechnik an der TU Berlin:

" Die Herausforderung ist nun, Triebwerke dahin zu trimmen, dass sie nicht nur mit den klassischen Kerosinen fliegen können, sondern auch mit solchen Designer-Treibstoffen, die dann eben verschiedensten Ursprungs sein können, das können dann fossile Energieträger sein mit besseren Eigenschaften als heute, aber das kann eben auch Biomasse sein. "

Vor dem Hintergrund knapper fossiler Energieträger spielen in diesem Zusammenhang Biokraftstoffe eine zunehmend wichtige Rolle. Das Problem ist nur: Ihre Energiedichte reicht bei weitem nicht an Erdölprodukte heran. Also werden sie zunächst vergast, was wiederum einen Rohstoff ergibt, so Behrend:

" Den man dann mit klassischen Raffinerieprozessen zu dem weiter entwickeln würde, was man heute als Kerosin kennen würde, das heißt man nimmt viele Elemente, viele Prozessschritte, die man heute schon kennt, man wechselt nur einen Rohstoff an einer Stelle aus, und ob man für die Vergasung Biomasse nimmt, das ist sicher für die CO2-Neutralität wichtig, man kann aber genauso gut Kohle oder Erdgas umsetzen. "

Die Vorteile liegen auf der Hand: Zunächst einmal wird teures Erdöl durch leicht verfügbare Biomasse ersetzt, Fachleute prognostizieren den Biokerosinanteil auf zukünftig 20 Prozent. Weiterhin entsteht ein synthetischer Kraftstoff, der sich bezüglich seiner Energiedichte, seines Verbrennungsverhaltens und seiner Schadstoffentwicklung exakt für einen bestimmten Motortyp modellieren lässt. Dabei spielt es keine Rolle mehr, ob die Forscher Motoren für Flugzeuge oder für PKW im Visier haben. Alfred Leipertz, Professor für Technische Thermodynamik an der Universität Erlangen-Nürnberg erläutert:

" Das heißt, zukünftig könnte man möglicherweise einen einzigen Verbrennungszyklus haben oder ein motorisches Verbrennungsverfahren haben, das genau auf diesen Kraftstoff ausgerichtet ist; oder man könnte sich auch überlegen, für verschiedene Anwendungen verschiedene Kraftstoffe und verschieden Verbrennungsmotoren gleichzeitig zu konzipieren und aufeinander abzustimmen. "

Neue Entwicklungen versuchen zum Beispiel klassisches Benzin für Ottomotoren so umzubauen, sagt Leipertz,

" dass man den Kraftstoff direkt einspritzt, also direkt einspritzende Benzinmotoren, wie das beim Diesel der Fall ist, dafür man aber nun das Brennverfahren entsprechend anpassen, weil das doch sehr dieselähnlicher geworden ist, ohne dass man bisher eine Eigenzündung erreicht hat. "


Noch experimentieren die Wissenschaftler, synthetische Kraftstoffe haben einen kleinen Marktanteil. Und Biokraftstoffe können sich zurzeit nur halten, weil sie mit fossilen Energieträgern gemischt werden. Alfred Leipertz sieht darin aber nur eine Zwischenphase.

" Die nächste Generation an Schritten wird sein, dass man tatsächlich einen Kraftstoff voll synthetisiert und mit diesem Vollsynthetisierten auch die alten nicht mehr verwendet und den mit einem vollkommen neuen Brennverfahren, mit dem Motor der Zukunft quasi betreiben wird. "

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