abgeschlossene Projekte

Entwicklung und Optimierung innovativer Strömungsverwirbler

Mittelgeber: AIF
Laufzeit: 01.03.2014 - 31.03.2016

Entwicklung einer wirkungsgrad-optimierten Mikrogasturbine für eine KWK-Anwendung

Mittelgeber: Investitionsbank des Landes Brandenburg - Große Richtlinie (EFRE)
Laufzeit: 01.01.2010 – 30.06.2013

Projektziel ist die Entwicklung einer wirkungsgrad-optimierten Lösung für KWK–Anlagen auf Basis von Mikrogasturbinen zur bedarfsgerechten und betriebswirtschaftlich rentablen Erzeugung von Strom und Wärme aus EE. Das Projekt wird in enger Kooperation mit der Firma BBS Bilfinger Berger realisiert. Die Entwicklung und Optimierung der Anlagentechnik für ein Klein-BHKW mit MikroGasturbinen-Technik hinsichtlich Brennstoffausnutzungsgrad und Emissionen bei variablem Brennstoffeinsatz stellt die allgemeine Aufgabenstellung dar. In diesem Forschungsvorhaben ist ein Kreisprozess mit Rekuperator vorgesehen. Ergebnis der FuE-Arbeiten soll die Schaffung der nächsten Generation von hochintegrierten Mikrogasturbinen sein. Schwerpunkt des Vorhabens ist der ständige Rückfluss von Betriebsergebnissen aus der praxisnahen Erprobung der Pilotanlage und der Ergebnisse der Versuche und Untersuchungen der Komponenten auf dem Laborprüfstand als Grundlage für die Weiterentwicklung der Komponenten und die Optimierung des Gesamtsystems. Unter praxisnahen Bedingungen wird ein Prototyp entwickelt und das Konzept der Markteinführung vorbereitet. Neuartig ist unter anderem der Ansatz, die wichtigsten Komponenten so zu konzipieren, dass ein breiter Betriebsbereich optimal abgedeckt werden kann. Im Rahmen des FuE- Projektes sollen die Versuchsreihen für die Laboruntersuchungen und für die Tests an der Pilotanlage so modifiziert werden, dass die Anlage mit weitem Last-Regelbereich wirtschaftlich läuft, die erforderliche Regeldynamik erreicht wird und eine technisch wirkungsvolle Anpassung an eine kontinuierliche Energiebereitstellung gewährleistet ist. Weiterhin soll der Einfluss schwankender Brennstoffqualität, auf die Wirtschaftlichkeit der Einzelkomponenten untersucht werden, um die Bandbreite der einsetzbaren Brennstoffe zu ermitteln und Lösungen für stabileres Betriebsverhalten der Komponenten zu entwickeln und zu testen.

PPP Thailand

Mittelgeber: DAAD
Laufzeit: 21.04.2009 - 31.12.2012

Atmospheric Ignition and Weak Extinction Tests

Mittelgeber: Europäische Union, TECC-AE Projekt
Laufzeit: 01.07.2008 – 31.12.2012

Technologies Enhancement for Clean Combustion in Aero Engines
Ignition and weak extinction of lean burn fuel injectors at low pressure and temperature conditions may be reduced compared to conventional fuel injectors in RQL combustors. Especially near and below atmospheric conditions a significant drop of flame stability has been observed. Because of low fuel flows and low temperatures the fuel droplet size increases significantly and droplet evaporation time is extended. Only the burner controlled recirculating airflow can create sufficient droplet residence time in the combustor. On the other hand, a controlled recirculating flow for good flame stabilisation leads not necessarily to favourable fuel positioning for a successful ignition.
 
Therefore, especially for a low emission burner the combustor geometry and the ignition device have to be optimised for sufficient altitude relight operability. Within four atmospheric ignition test campaigns in a planar tree-sector rig the following topics have to be targeted:

  1. New combustor geometry and different burner configurations.
  2. Optimised combustor geometry and burner configuration. Implementation of innovative ignition devices.
  3. Optimised combustor geometry and burner configuration. Optimisation of the location of the ignition devices relative to the burner swirling flow.
  4. Combustor and heatshield configuration as close as possible to the relevant application of a low emission combustor for medium thrust engine configuration. Implementation of realizable ignition device.

The light-around is the third phase of ignition in combustion chamber, when the flame is transferred from the burner, which was ignited by a spark plug igniter, to the neighbour’s burners inside of annular combustor. The light-across, or the flame propagation from one burner to the neighbour burner, is being investigated at BTU Cottbus within WP5, T5.5 “Ignition & Altitude Relight Capability Improvement”. A method of the optical systems application (high-speed-camera, CCD-camera) at the combustor rig for the light across investigation was developed. The ignition limits of different burner configurations are dedicated using this methodology. This allows describing correlations between the combustor geometry and ignition parameters.

Untersuchung zur Optimierung von Brennräumen in Diesel-Wankelmotoren

Mittelgeber: AIF, Wankel Super Tec GmbH
Laufzeit: 2007 - 2012

Range Extender 2

Mittelgeber: AIF
Laufzeit: 01.11.2010 - 31.12.2011

Kraftstoffkonditionierung

Mittelgeber: EFRE
Laufzeit: 01.07.2010 - 31.12.2011

Tragkraftpumpe

Mittelgeber: AIF
Laufzeit: 01.10.2010 - 31.11.2011

MoBiOl

Mittelgeber: AIF
Laufzeit: 01.08.2009 - 31.07.2011

Im Rahmen dieses FuE-Vorhaben sollen rein biogene Kraftstoffmischungen mit den Hauptkomponenten Ethanol und Pflanzenöl als Ersatz für Diesel- und Ottokraftstoffe entwickelt werden. Damit soll ohne Umrüstungserfordernisse ein flexibler und reversibler Einsatz in aktueller Motorentechnik möglich sein. In diesem Zusammenhang soll die Definition eines gänzlich CO2- neutralen Kraftstoff erreicht, Additiv-Zusammenstellungen für biogene Kraftstoffmixturen optimiert und deren Wirkung auf die Kraftstoffqualität durch Bildung von wasserbeaufschlagenden Mikroemulsionen untersucht werden.
Gleichzeitig soll eine innovative Lösung zur dezentralen bedarfsorientierten Betankung geschaffen werden. Damit sollen das Konzept der stationären Versorgung durchbrochen werden und temporäre Verbraucher, wie z.B. Landwirtschaftsbetriebe, rein biogene Kraftstoffe mit Benzin- und Dieselqualität kostengünstig für eine bedarfsorientierte Betankung „frei Haus“ geliefert bekommen. Um mit geringsten Bevorratungsmengen variabel in der  Kraftstoffart- und -qualität sein zu können, wird dieser in der Betankungsanlage in-situ synthetisiert.

Range Extender

Mittelgeber: AIF, ITFG, ZIM
Laufzeit: 01.09.2009 - 31.12.2010

Im Rahmen dieses Projektes wurden alle für den Aufbau eines „Range-Extender“ erforderlichen elektrischen und elektronischen Komponenten entwickelt. Folgende Teilaufgaben wurden gelöst:

  • Entwicklung der benötigten elektrischen Starter-Generator-Maschinen
  • Entwicklung der Elektronik für die Energiewandlung (Wechselrichter, Start- und Ladeschaltungen).

Durch modularen Aufbau des Systems aus möglichst vielen Gleichteilen wurde die schnelle Anpassung
an verschiedene Kundenanforderungen hinsichtlich Leistung, Zahl und Höhe der Ausgangsspannungen,
Bauraumeinschränkungen, Ladekennlinie der verschiedenen Energiespeicher und Regelverhalten
realisiert. Die Wankel Super Tec GmbH Cottbus (WST) will die „Range-Extender“-Module selber
produzieren und sie als Fahrzeugzulieferer unterschiedlichen PKW-Herstellern anbieten, bzw. als
Nachrüstteile selbst vermarkten.

KeroDieWankFlumo

Mittelgeber: LuFo IV
Laufzeit: 01.10.2009 - 31.05.2010

Die derzeit vorwiegend in der Luftfahrt verwendeten luftgekühlten 4- und 6-Zylinder-Boxer-Motoren, die mit AvGas (100 MOZ) betrieben werden, liefern keine zufriedenstellenden Ergebnisse hinsichtlich Verbrauch, Schallabstrahlung sowie Abgasemissionen. Einen weiteren Nachteil stellt der Einsatz von verbleitem, teurem und rarem Otto-Kraftstoff dar.
Ein Wankeltriebwerk mit seinem geringeren Verbrauch von Kerosin, dem günstigen Leistungsgewicht sowie weitestgehender Vibrationsfreiheit ist in der Lage, diese Mankos zu kompensieren.

Das Ziel dieses Vorhabens ist es, durch neue Technologien einen leichten Wankelmotor mit höherer Leistungsdichte speziell für die Allgemeine Luftfahrt (General Aviation) zu konzipieren, der die Ansprüche an höchste Sicherheit, günstiges Leistungsgewicht, Einhaltung der Umweltauflagen, Nachrüstbarkeit und Kerosinbetrieb erfüllt.
 
Der Forschungsansatz dieses Projektes liegt in einer Neukonzipierung des auf Schichtladung basierenden fremdgezündeten Brennverfahrens, speziell für den Kreiskolbenmotor.

Aus früheren Forschungen ist bekannt, dass Wankelmotoren mit Ladungsschichtung und Fremdzündung, betrieben mit Dieselkraftstoff, Verbräuche < 230g/kWh erreichen. Zum damaligen Zeitpunkt existierten jedoch nur mechanische Einspritzsysteme für Dieselmotoren. Erst durch die Entwicklung von moderner Direkteinspritzsysteme ist es nun möglich, das Konzept eines fremdgezündeten mit Kerosin betriebenen Wankelmotors mit Ladungsschichtung umzusetzen.

Die Aufgaben des Lehrstuhls VFA innerhalb diese Verbundes ist es, auf Basis der Erkenntnisse aus dem Einsatz innovativer Simulationstools Ladungsschichtungsprozesse und Abbrand zu optimieren und auf den anzuwendenden Motor abzustimmen.