Das NAMOSYN-Konsortium hat sich zum Ziel gesetzt, eine Grundlage für die Einführung synthetischer Kraftstoffe zu schaffen, die nachhaltig produziert werden können und gleichzeitig ökologischen, wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Kriterien entsprechen. In diesem Rahmen hat sich die Motorenfabrik Hatz GmbH & Co.KG (HATZ) auf die Verwendung von Oxymethylenether (OME, n = 1-6) als dieselkompatibler Kraftstoff für kleine Off-Highway- und Industriemotoren konzentriert. Das Projekt, das vom 1. April 2019 bis zum 30. September 2022 durchgeführt wurde, wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen des Programms Grundlagenforschung Energie für nachhaltige Mobilität mit synthetischen Kraftstoffen (Förderkennzeichen 03SF0566M0) gefördert. HATZ arbeitete eng mit anderen Partnern im NAMOSYN-Konsortium und dem Forschungscluster FC 1A „OME für Dieselmotoren – Motorverhalten“ zusammen.
Technisch gesehen hat die Studie gezeigt, dass OME aufgrund seines hohen Sauerstoffgehalts und des Fehlens von C-C-Bindungen rußfrei verbrennt, was zu Partikelemissionen führt, die mit den Werten der Umgebungsluft vergleichbar sind. Die Verbrennung von OME ermöglicht auch hohe AGR-Raten (After-Treatment Recirculation) ohne die typischen NOx-Strafen, was zu niedrigen NOx-Emissionen führt. Da OME einen niedrigeren Heizwert als herkömmlicher Diesel hat, muss der volumetrische Kraftstoffdurchsatz um den Faktor 1,7 erhöht werden, eine Anforderung, die durch eine Anpassung des Kraftstoffsystems des Motors erfüllt wurde. Zu den Modifikationen gehörten neue Kolben, ein neu gestalteter Zylinderkopf, eine Einspritzpumpe und eine Einspritzdüse, die den höheren Durchfluss bewältigen können, ein Magnetventil, ein Mehrkammertanksystem und ein virtueller Sensor zur Kraftstofferkennung in Echtzeit. Die Robustheit der OME-Verbrennung gegenüber Variationen in der Einspritzstrategie reduzierte die Empfindlichkeit des Motors gegenüber Tuningmaßnahmen und vereinfachte so die Nachrüstverfahren. Die geringe Flüchtigkeit und biologische Abbaubarkeit des Kraftstoffs in Verbindung mit einem geringen Gefahrenpotenzial sprechen ebenfalls für seine Eignung für einen breiten Einsatz.
Das Projekt validierte eine energieeffiziente, umweltfreundliche Flex-Fuel-Verbrennungsstrategie für einen 1-Zylinder-Industriedieselmotor. Ein elektronisch gesteuerter Motor diente als Basistechnologie, die eine digitale, geopositionsabhängige automatische Umschaltung zwischen Diesel und OME ermöglicht. Dieser Ansatz gewährleistet, dass der Motor mit dem für die geltenden Emissionsvorschriften am besten geeigneten Kraftstoff betrieben wird, insbesondere in städtischen Gebieten mit strengen Luftqualitätsstandards. Feldtests bestätigten, dass der angepasste Motor alle relevanten Emissionsgrenzwerte einhält und dabei seine Leistung und Zuverlässigkeit beibehält. Die thermodynamische Flex-Fuel-Strategie erwies sich als in der Lage, bei Bedarf eine dieselähnliche Leistung zu erbringen, während unter anderen Betriebsbedingungen auf OME umgeschaltet wurde, um die geringstmöglichen Emissionen zu erreichen.
Die Zusammenarbeit war ein Schlüsselelement des Projekts. HATZ koordinierte die Entwicklungs- und Testaktivitäten, während Partner aus dem akademischen Bereich und der Industrie ihr Fachwissen in den Bereichen Kraftstoffchemie, Motordynamik und digitale Kontrollsysteme einbrachten. Die Konsortialstruktur erleichterte die Integration von Komponentenanpassungen, digitalen Steuerungsalgorithmen und Feldtestprotokollen. Die Partnerschaft mit dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) sorgte für die nötige Finanzierung und strategische Führung und stellte sicher, dass das Projekt mit den nationalen Nachhaltigkeitszielen in Einklang stand. Durch gemeinsame Workshops, Datenaustausch und gemeinsame Testeinrichtungen hat das Konsortium das technische Wissen erweitert, das erforderlich ist, um synthetische Kraftstoffe wie OME von der Laborforschung in die praktische Anwendung zu bringen. Die Ergebnisse dieser Zusammenarbeit bilden die Grundlage für künftige Projekte, die darauf abzielen, den Einsatz synthetischer Kraftstoffe auf eine breitere Palette von Fahrzeugtypen und Betriebsumgebungen auszuweiten.