Läuft! – Einer der weltweit größten Forschungsmotoren wird an der Universität Rostock in Betrieb genommen

Innerhalb der vergangenen zwei Jahre wurde der 43 Tonnen schwere, etwa vier Meter hohe 1-Zylinder-Schiffsdieselmotor aufgebaut – der Prüfstand ist für 1000 PS ausgelegt! In der Forschung wird der Motor eingesetzt, um die Entwicklung von Schiffsdieselmotoren mit deutlich geringeren Schadstoffemissionen voranzutreiben, denn der öffentliche und politische Druck hinsichtlich einer Schadstoffsenkung von Schiffsantrieben steigt.

Senkung der Methan-, Stickoxid- und Kohlendioxidemissionen bei gleichzeitiger Steigerung der Leistungsdichte gegenüber existierenden Dual-Fuel Schiffsdieselmotoren lautet das übergreifende Ziel des Großprojekts, das vorerst bis Ende 2016 laufen wird.

Im Jahr 2013 startete das Forschungsprojekt, das vom Bundeswirtschaftsministerium gefördert wird. Neben den Lehrstühlen für Kolbenmaschinen und Verbrennungsmotoren und für Technische Thermodynamik sind als weitere Partner die Caterpillar Motoren GmbH & Co. KG sowie das Forschungszentrum Verbrennungsmotoren und Thermodynamik Rostock GmbH beteiligt.

Insgesamt fließen 3,97 Mio. Euro in das Verbundvorhaben. Zusätzliche Unterstützung kommt von der Firma Caterpillar, die wesentliche Komponenten und Know-how in das Projekt einbringt.

„Praktischer Hintergrund des Verbundvorhabens sind die Umweltbelastung durch Großmotoren auf den Weltmeeren und die verschärften Abgasnormen im Schiffsverkehr“, erläutern Prof. Horst Harndorf und Prof. Egon Hassel, die jeweiligen Leiter der Lehrstühle. „Wir wollen wegweisend daran mitwirken, dass im Schiffsverkehr künftig Emissionsgrenzen eingehalten werden können.“

Professor Harndorf ergänzt: „Wir verstehen unsere Forschung als anwendungsnahe maritime Spitzen-Forschung. Das heißt, wir wollen Lösungskonzepte entwickeln, die den Weg aus der Forschung in die Praxis bzw. in die Produktion schaffen und in diesem konkreten Fall helfen, die Grundlagen für eine wesentlich sauberere Schifffahrt zu legen. Emissions- und Kraftstoffverbrauchsenkung bei Schiffsantrieben in naher Zukunft – das wäre ein großer Erfolg für uns alle!“

Seit Oktober 2013 wurde mit dem Know-how der Motorenbauer von Caterpillar, die bereits Erfahrungen mit Gas- und Dual-Fuel-Motoren für Schiffs- und Landanwendungen haben, der Motor konstruiert, aufgebaut, es wurde gerechnet und modelliert. „Alle Achtung“ zollte Dr. Frank Starke von Caterpillar den Forschern der Uni Rostock.

Der Aufbau des neuen Motorprüfstandes für den Betrieb eines 1-Zylinder-Forschungsmotors sei ein sehr ambitioniertes Projekt. „Wir erahnen, welche Herausforderungen die beiden Lehrstühle zu bewältigen hatten“, würdigte Starke.

„Es war eine ambitionierte Zeitvorgabe, um den Motor erfolgreich in Betrieb nehmen zu können“, sagt Prof. Harndorf. Jetzt steigen die Forscher in den regulären Messbetrieb ein. Vereinfacht dargestellt heißt das: Zunächst soll der IST-Zustand festgestellt und beispielsweise erfasst werden, welche Eigenschaften der Motor hat oder welche Emissionen an welchen Lastpunkten auftreten.

Im weiteren Verfahren werden mithilfe von Simulationsrechnungen gezielt verschiedene Parameter geändert, um Erkenntnisse über Prozesse an unterschiedlichen Stellen im Motor treffen zu können. Parameter verändern bedeutet beispielsweise, die Strömungsführung in der Luftansaugung zu verändern, andere Einspritz-Zeitpunkte festzulegen oder Einspritz-Drücke zu variieren.

Das Zusammenspiel von Simulation und Experiment ist daher unerlässlich. Für den maritimen Koordinator der Bundesregierung, Uwe Beckmeyer hilft dieses innovative Verbundvorhaben „die richtige Antwort für eine bessere Umwelt zu finden“. „Wir wollen die dicke Luft zurückdrängen“. Der Prüfstand werde ganz neue Lösungen für den maritimen Bereich bringen, ist Beckmeyer überzeugt.

Unirektor Prof. Wolfgang Schareck ist stolz auf die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Maschinenbau. Von Anfang an hat er das ambitionierte Projekt unterstützt: „Das ist Forschung auf höchsten Niveau, eine exzellente Zusammenarbeit der beiden Lehrstühle mit einem hohen praktischen Nutzen. Im Bereich der Forschung an Großmotoren eröffnen sich durch dieses Vorhaben ganz neue Möglichkeiten.“

Bereits seit 1955 forscht die Uni Rostock an Verbrennungsmotoren, hat sich seit 1962 auch mit Sonderkraftstoffen beschäftigt. Seitdem beschäftigen sich die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter am Lehrstuhl für Kolbenmaschinen und Verbrennungsmotoren fast durchgängig mit Technologien zur Emissionssenkung.

Kontakt:
Universität Rostock
Dr.-Ing. Christian Fink
Lehrstuhl für Kolbenmaschinen und Verbrennungsmotoren
Fakultät für Maschinenbau und Schiffstechnik
Tel.: +49 381 498-9424
E-Mail: christian.fink@uni-rostock.de
Web: www.lkv.uni-rostock.de