Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung einer Schnellalterungs-Methode für Mitteldestillatsubstitute zur Nachbildung des (Langzeit-)Lagerstabilitätsverhaltens mittels paralleler Online-Messung mehrerer Stabilitätskennwerte

Die Alterung von Mitteldestillaten stellt ein großes Thema dar für alle Langzeitanwendungen. Dazu zählen beispielsweise Ölheizungen, Netzersatzanlagen, saisonal verwendete Fahrzeuge, und Hybridsysteme mit elektrischen Antrieben. Durch die steigende Effizienz sowie die Zunahme von kombinierten Technologien erhöht sich die Lagerzeit. Es soll daher im Projekt eine Methode zur schnellen Darstellung der Alterungsvorgänge weiter entwickelt werden. Die Methode wurde im Vorgängerprojekt DGMK 763 entwickelt, und basiert auf dem Prinzip des PetroOxy-Tests in einem größeren Maßstab. Damit war es möglich, Brennstoffe hinsichtlich ihrer Stabilität zu differenzieren, ähnlich den Ergebnissen einer Langzeitlagerung. Im Projekt soll dabei zum einen die Brennstoffmatrix erweitert werden im Vergleich zum Vorgängerprojekt, da die Eignung für mehr verschiedene neue biogene Komponenten untersucht werden soll. Zum anderen soll die Analytik während der Versuchsläufe erweitert werden um Online-Sensoren. Vielversprechende Messwerte sind die Permittivität, Leitfähigkeit, und Viskosität. Ein geeigneter Sensor soll ausgewählt und dann im Prüfstand aus dem Vorgängerprojekt eingebaut werden. Versuche werden durchgeführt mit dem umgebauten Prüfstand und mit einer Langzeitlagerung verglichen. Die Korrelationen zwischen den Messwerten aus der Lagerung und dem Prüfstand sollen genutzt werden, um ein Modell zur Vorhersage der Langzeitstabilität von Fuels zu entwickeln. Die Ergebnisse können genutzt werden bei der Entwicklung und Erforschung neuer alternativer Brenn- und Kraftstoffkomponenten, sowie in der Entwicklung von Additiven. Entwicklungszeiten können mithilfe des Prüfstands verringert werden. Des Weiteren können Fuels gezielt für Langzeitanwendungen entwickelt werden. Alle Ergebnisse stärken die Position flüssiger Energieträger, ermöglichen eine Erschließung des Nischenmarkts langzeitstabiler Fuels, und nützen auf diese Weise vor allem den kleineren und mittelständischen Unternehmen.

Ergebniszusammenfassung:

Im Rahmen des Projekts wurden detaillierte Informationen zum Alterungsverhalten und -verlauf von Brennstoffen unterschiedlicher Art gesammelt und ausgewertet. Zu den untersuchten Brennstoffen zählten reine Heizöle, FAME und paraffinische Brennstoffe, sowie Blends aus diesen Komponenten. Dazu wurde ein Schnellalterungsverfahren zunächst modifiziert und um einen Online-Sensor erweitert. Es wurde auch eine Methode zur Probennahme während der Schnellalterung entwickelt. Daneben wurde eine Langzeitlagerung durchgeführt. Neben standardanalytischen Verfahren wie der Messung von Säurezahlen, Gesamtverschmutzungen, Wassergehalten, Dichte und Viskosität wurden auch Versuche zur Ablagerungsbildung und zur Verdampfung durchgeführt. Dazu zählten thermogravimetrische Analysen und Versuche im Tiegelverdampfer, sowie im neu entwickelten MicroCoker. Mithilfe theoretischer Betrachtungen zu Alterungsreaktionen wurde eine mathematische Beschreibung für die Messdaten erarbeitet. Aus den Daten ist ein Alterungsmodell entwickelt worden. Dieses Modell ist in der Lage, anhand von Daten aus einer durchgeführten Schnellalterung sowie Analysendaten einer Probe in frischem und gealtertem Zustand eine Vorhersage für das Verhalten in einer tatsächlichen Langzeitlagerung zu berechnen. Besonders die Vorhersage des Zeitpunkts der größten Änderungen in der Probe ist von Belang für viele Anwendungen. Das Verfahren ermöglicht es, die Qualität und Stabilität von einer Probe einzuschätzen und vorherzusagen. Damit kann auch für Anwendungen mit besonders hohen Anforderungen leicht ein passender Brennstoff gewählt werden. Daneben ermöglicht die Methode auch die schnellere Testung von Interaktionen, beispielsweise beim Blending von verschiedenen Komponenten, oder bei der Entwicklung von Additiven. Gerade hier ist die Kenntnis der Langzeitfolgen essentiell, um eventuelle Wechselwirkungen und daraus resultierende unerwünschte Effekte bereits vor der Inverkehrbringung eines neuen Produkts abschätzen zu können.