In einem weiteren Teil unserer Serie über die potenziellen Vorteile nachhaltiger Kraftstoffe werfen wir einen Blick auf die Rallye-Weltmeisterschaft (WRC).
Bei Coryton sind wir mit der Entwicklung einer Reihe von fortschrittlichen Biokraftstoffen der zweiten Generation beschäftigt, die aus landwirtschaftlichen Abfällen gewonnen werden. Im Folgenden werden wir die in Zusammenarbeit mit M-Sport durchgeführten Arbeiten zur Quantifizierung der Auswirkungen eines Drop-in-Benzins mit hohem Bioanteil auf die Verbrennung in einem aktuellen Motor der World Rally Championship (WRC) im Vergleich zu einem herkömmlichen fossilen Kraftstoff vorstellen.
Damit soll gezeigt werden, wie diese Kraftstoffe als teilweiser (in Form von Beimischungen) oder direkter Ersatz für fossile Kraftstoffe verwendet werden könnten, um die Treibhausgasemissionen im Straßenverkehr mit minimalen Auswirkungen auf den Verbraucher zu verringern.
Die nachhaltigen Kraftstoffe
Das in dieser Studie verwendete nachhaltige Benzin wurde in diesem Artikel ausführlicher beschrieben und wird in zwei Hauptstufen hergestellt. In der ersten Stufe wird Bioethanol aus Abfallbiomasse erzeugt, in unserem Fall aus landwirtschaftlichen Abfällen wie Stroh. Dieses Bioethanol kann dann entweder:
1). Direkt zum Benzin hinzugefügt, um eine Ethanolmischung zu erzeugen, z.B. E10 - 10% v/v Ethanol; oder
2). Weiterverarbeitung zu Biobenzin, wie in Abbildung 1 unten dargestellt, um den Bioanteil des endgültigen Kraftstoffs weit über die Wand der reinen Bioethanolmischung hinaus zu erhöhen
In dieser Studie wurde ein Biobenzin von unseren spezialisierten Kraftstoffformulierern entwickelt und mit einem fossilen Benzin mit ähnlichen ROZ- und MON-Eigenschaften verglichen.
Wie aus der obigen Tabelle ersichtlich ist, konnten durch die Erhöhung des Ethanolanteils und die Beibehaltung geringer Konzentrationen fossiler Stoffe die physikalischen Eigenschaften des herkömmlichen fossilen Benzins erreicht oder übertroffen werden. Nachhaltige Versionen der verbleibenden fossilen Komponenten befinden sich derzeit in der Entwicklung und werden in naher Zukunft verfügbar sein, so dass ein zu 100 % nachhaltiger Inhalt möglich ist und die Treibhausgaseinsparungen weiter verbessert werden.
*Eine vollständig nachhaltige Version dieses Kraftstoffs wird in naher Zukunft realisierbar sein.
Der Motor
Die Kraftstoffe wurden mit einem aktuellen WRC-Motor getestet, dessen Spezifikationen unten angegeben sind:
Die Testpunkte
Der Motor zeigte eine Volllast-Leistungskurve, wobei Zündzeitpunkt und Lambda für jeden Kraftstoff optimiert waren. Um einen fairen Vergleich zwischen den Kraftstoffen zu ermöglichen, wurden die folgenden Tests durchgeführt:
In den folgenden Diagrammen bezieht sich die "Basiskalibrierung" auf "Optimiert für Kraftstoff 2" in der obigen Tabelle.
Ergebnisse und Diskussion
Leistung und Drehmoment bei Volllast in Abhängigkeit von der Motordrehzahl werden für beide Kraftstoffe bei festem Lambda, aber sowohl mit optimiertem als auch mit Basis-Zündzeitpunkt dargestellt.
Während der nachhaltige Kraftstoff eine Verbesserung der Leistung und des Drehmoments zeigt (Abbildungen 2 und 3), wenn er mit einem optimierten Zündzeitpunkt getestet wird (Test 3), können wir feststellen, dass kein signifikanter Leistungsunterschied besteht, wenn beide Kraftstoffe mit den gleichen Kalibrierungseinstellungen getestet werden (Tests 1 und 2). Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Leistungsvorteil direkt auf die optimierte Kalibrierung zurückgeführt werden kann, die durch den etwas höheren ROZ des nachhaltigen Kraftstoffs und nicht durch andere Eigenschaften des Kraftstoffs bedingt ist.
Abbildung 4 verdeutlicht den Unterschied in der Frühzündung, der durch den etwas höheren ROZ-Wert des nachhaltigen Kraftstoffs bei optimierter Kalibrierung (Test 3) ermöglicht wird, besonders deutlich bei niedrigeren Motordrehzahlen, wo das Klopfen stärker ausgeprägt ist. Diese Erhöhung des Zündvorlaufs führt zu einer Verbesserung des Wirkungsgrads und damit der Leistung und des Drehmoments für den nachhaltigen Kraftstoff.
Unsere Schlussgedanken
Die von unserem Team bei diesem Versuch geleistete Arbeit zeigt das Potenzial für den Einsatz nachhaltiger Kraftstoffe in der WRC und anderen hochrangigen Motorsportanwendungen, und zwar ohne Leistungseinbußen im Vergleich zu herkömmlichen fossilen Kraftstoffen, aber mit einer deutlichen Reduzierung der Treibhausgasemissionen.
In dieser Studie konnten die Leistungsunterschiede zwischen einem nachhaltigen Kraftstoff und seinem fossilen Vorgänger leicht durch ihre relative Oktanzahl erklärt werden. Während das getestete Biobenzin bereits eine deutliche Verbesserung der THG-Emissionen aufwies, wird sich dies im Laufe der Zeit weiter verbessern, da immer mehr leistungsstarke nachhaltige Kraftstoffkomponenten zur Verfügung stehen.
Setzen Sie sich noch heute mit uns in Verbindung, wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie wir Ihrer Motorsportserie helfen können, ihre CO2-Bilanz schnell zu verbessern.
