7% mehr Wirkungsgrad durch adblue bzw. Salmiakgeist

Auf der diesjährigen Hannovermesse (2015) sammelte ich eine Menge Informationen zur Kraft-Wärme-Kopplung.
Eine sehr wichtige Information ist dabei die, dass Magermixkolbenmotoren durchschnittlich 7% mehr heizwertmäßigen Wirkungsgrad aufweisen als Lambda1-Motoren. Erstere erfüllen zukünftig nicht mehr die Abgasnorm, wenn nicht durch Ammoniakzugabe der NOx-Ausstoß unterbunden wird.
LKWs schleppen heute fast ausnahmslos diese Technik in mehr oder minder effektiver Ausführung mit sich. Stationäre Kraftwerke sollten eigentlich ohne Schwierigkeiten mit einer besseren Ammoniakdosierung ausgerüstet werden können. Das ist anscheinend bisher kaum der Fall.
Für PKWs verwendet man aus Regelungsgründen bevorzugt Lambda1-Motoren, das ermöglicht eine einfachere und zuverlässigere Regelung und die irrsinnigen PS-Leistungen, mit denen man heutzutage verwöhnt wird. Sauerstoffüberschuss fördert eben nicht nur die NOx-Bildung, sondern greift auch die Metalle von Kolben, Zylindern und Ventilen an. Auch die Zündung arbeitet störungsfreier bei fettem, aber verlustreichem Gemisch.
Unsere stationären Motoren sind ab einer gewissen Größe prädestiniert dafür, auf die chemische NOx-Elimination umgestellt zu werden. Die Katalysatortemperatur ist niedriger und in einem engeren Bereich. Da wir aber ohnehin die Abgase abkühlen und oft in einem engen Leistungsbereich arbeiten, ist die genaue Einstellung der optimalen Katalysatortemperatur und eine exakte Salmiakgeistdosierung kein Problem.
Die Verdampfungswärme im Lösungsmittel Wasser wird zurückgewonnen, wenn mit Brennwerttechnik gearbeitet wird.
Ich möchte hiermit eine Diskussion zu diesem Punkt anregen.

Ihr habt schon ganz recht, die selektive NOx-Reduktion lohnt sich nur für größere und vor allem stationäre Motoren.
Um die Abgasnormen zu erfüllen, wurde bei Ottos der Zündzeitpunkt auf später gelegt, daher die Reduktion des Wirkungsgrades (Durchschnittswert). Betreibt man mit vollem Wirkungsgrad, sind die Abgasnormen nicht mehr erfüllt. Dann müsste man bei Lambda1- und Magermixmotoren selectiv nachbehandeln. das funktioniert sowohl bei Otto- wie bei Dieselmotoren.
Wer es einbaut, erhält also eine Belohnung. Die 7% sind vielfältig veröffentlicht. Das braucht ihr nicht anzuzweifeln. Zünd- und Einspritzzeitpunkt sind heute festgelegt und werden deshalb bei der ASU überprüft.
Jetzt habe ich euch, fürchte ich, zuviel verraten. Ich appelliere an Euer Verantwortungsgefühl für die Umwelt.
Dieselmotoren erzeugen immer zu viel NOx.
Der preiswerteste Ammoniakträger ist Salmiakgeist, also Ammoniakgas in Wasser gelöst. Reizt und ätzt bei Leckagen extrem die Atemwege, ansonsten ungiftig.

Das Hantieren mit dem Ammoniak ist aber relativ aufwendig, man muss ja zwei Stoffe tanken und bei der nervösen Gaspedalbetätigung von PKWs sicherlich schwerer zu handhaben. So entschied man sich bei PKWs mit Ottomotor zur Lambda1-Regelung und einen später gesetzten Zündzeitpunkt. Der Hochtemperatur-Katalysator senkt zudem den Anteil der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, die bei der unvollständigen Lambda1-Verbrennung entstehen. Unsere BHKWs sind meist gasbetrieben, also Ottomotoren. Da würde eine Harnstoffzumischung vor dem Niedertemperatur-Kat nicht zu viel Aufwand bedeuten. Wird bei größeren Diesel-BHKWs auch sicherlich angewandt?
Direkte Ammoniakeindüsung bedeutet eine Gefahr, wenn ungenau dosiert wird. Harnstoff ist da gutmütiger.
Würde man bei unseren Ottomotoren Lambda auf 1,15 setzen (max. Wirkungsgrad) stiegen Wirkungsgrad und NOx. Die Lebensdauer von Motor und Öl leiden unter dem Sauerstoffüberschuss. Ist aber trotzdem eine Überlegung wert.

SCR

SCR ändert den Wirkungsgrad nicht!

Das übliche Verfahren mit Lambda1 -Verbrennung bei Fremdzündern ist zwar billiger, aber es wird auch auf Wirkungsgrad verzichtet. VW demonstriert zur Zeit, wie sie sich daraus winden wollen.
Die durchschnittlich 7% beziehen sich aber auf alle Typen von Verbrennermotoren. Ammoniakdampf im Haus würde allerdings ein wenig abschreckend auf Euch wirken (=Salmiakgeist).
Mal sehen, wie VW reagiert. Wäre schön, wenn ein Serienprodukt dabei herauskäme, das wir uns alle leisten könnten.

NOx entsteht bei hohen Verdichtungszahlen infolge höherer Verbrennungstemperatur und höherem Druck (nach le Chatelier). Unsere Gasfremdzünder könnten sonst mit einem Verdichtungsverhältnis bis zu 16 klingelfrei betrieben werden. Das ergäbe mit Ammoniakreduktion noch mehr als die durchschnittlichen 7%. Ohne VW-Tricks und Umweltverpestung.

Es dürfte klar sein, dass diese bei Dieselmotoren ausschließlich auf den Einspritzzeitpunkt wirken kann, wie bei Fremdzündern auf die Zündzeitpunktverstellung. Spät-Zündung bzw. -Einspritzung verlegen das Maximum der Verbrennungstemperatur und des Druckes hinter den oberen Totpunkt,verringern beide und führen somit zu Minderleistung und Mehrverbrauch, dafür gibt es aber eine NOx-Reduktion. Auch nehmen die Motoren dann "schlechter das Gas an" , wie jeder Oldtimer-Bastler weiß.
Da unterscheiden sich Diesel und Ottomotoren nicht.
Dieselmotoren können nicht mit Lambda1 arbeiten, diese Möglichkeit der Schadstoffreduktion besteht also nicht, deshalb die aufwendige Lösung mit Ammoniak, das bevorzugt NOx reduziert und nicht die
Adblue erlaubt also eine aggressive Einstellung sowohl von Fremdzündern wie Dieselmotoren, bei Fremdzündern auch die verbrauchsgünstigen 15% Luftüberschuss mit der Folge der Verviefachung des NOx-Ausstoßes. Den müsste man dann aber mit selektiver Katalyse eliminieren. Klar, davor scheuen sich die Motorhersteller aus den oben schon genannten Gründen, vor allem wegen der extrem ätzenden Wirkung austretenden Ammoniaks bei Undichtigkeiten.
Was bisher bei LKWs nur leidlich bis fehlerhaft funktioniert, muss aber kein Dauerzustand bleiben.
Dass, was es nicht für PKWs gibt, Dauerzustand bleiben muss,ist sicherlich eine zu pessimistische Einschätzung. Ich glaube nicht, das der menschliche Entwicklungsgeist an seinem Ende angelangt ist. Der Koran mag endgültig sein und das Kamel zum Nonplusultra der Fortbewegungsmittel erklären. Die Motorenentwicklung geht trotzdem weiter.

Es dürfte sich längst herumgesprochen haben, dass die Einführung der Abgasnormen zu Mehrverbrauch und Leistungsminderung führen. Die Motoreinstellungen wurden bekanntermaßen manipulationssicher fixiert, damit nicht jeder durch Verdrehen der Zünd- oder Einspritzeinstellung die maximale Leistung aus den Motoren herausholen kann.
Das Adblue-Verfahren würde das aber wieder möglich machen. Auch bei allen Arten von BHKW-Mtoren. Harnstoff ist eigentlich ausreichend sicher, um Gesundheitsschäden durch Ammoniakaustritt zu verhindern. Es zerfällt in Ammoniak und Kohlendioxyd, aber erst im Katalysator, wo es ausschließlich dosiert hineingelangt.
Ganz besonders unsere BHKW-Gasmotoren könnten im Wirkungsgrad auf über 40% angehoben werden, Denn mit SCR kann nicht nur der Zündzeitpunkt vorverlegt werden, sondern außerdem würde die Erhöhung des Kompressionsverhältnisses auf 16:1 möglich werden.

Zitat von KWK

korrekt, jedoch ein zweiter wichtiger Parameter ist der Einspritzverlauf oder das Einspritzgesetz, d.h. in welcher Art ich nach dem Beginn einspritze. Außerdem wird mittlerweile mit einer Vielzahl von Einspritzungen gearbeitet, z.B. einer Voreinspritzung, welche NOx in signifikanter Weise reduziert.
Du meinst sicherlich die Rußgrenze von 1,4 aus dem Lehrbuch. Inzwischen haben wir sehr hohe Einspritdrücke und AGR-Raten und es gibt bereits Betriebweisen, die auch beim Diesel Lambda nahe 1 erfordern. Die Regeneration der LNT erfordert sogar eine kurzeitge Anfettung als Abgaslambda <1!

LNT war mir noch nicht bekannt, also insbesondere der Ersatz des teuren Platins und Zurückgreifen aud einen Brennstoffüberschuss.
LNT-Verfahren
Voreinspritzung: diese erhöht die Temperatur beim Verdichten und vergast den Brennstoff besser, der zündwilliger wird. Man braucht wegen der anschließenden Reduzierung des NOx nicht mehr darauf achten, dass NOx gar nicht erst entsteht. Ich hatte mich schon gewundert, dass manche Dieselmotoren spezifische Leistungszahlen ähnlich denen von Otto-Motoren erreichen, also mit Lambda nahe 1 arbeiten. Also, ich suche mir mal ein neueres Lehrbuch statt dem alten "Pischinger"! Gibt es das schon?
SCR mit Ammoniak kommt fast ohne Katalysator aus? (wie Zeolit bei 200°C).

Wenn die Nachbehandlung mit Reduktionsmittel noch betriebssicherer und preiswerter wird, wird man sicherlich auch wieder Otto-Motoren mit Lambda 1,15 betreiben können, also ebenfalls höherem Wirkungsgrad? Das war früher bei energiesparenden Motoren der Fall.
Panhard
Noch scheint es zu vielen Unregelmäßigkeiten bei der Abgasnachbehandlung zu kommen.
Das Katalysatorsystem von Ottomotoren wie das meines Audi führt eine Regelschwingung aus, die sicherlich auch zu Verlusten führt.
In unseren BHKWs kann man sicherlich auch noch einiges an Energie gewinnen, wenn Turbolader auf einen Betriebspunkt optimiert werden und einen zusatzgenerator damit betreibt.
Wirtschaftlich interessant wird das aber erst, wenn die BHKW-Technik ordentlich Verbreitung findet. Auch eine Frage der Gesetzgebung. Statt unseren erzeugten Strom zu belasten, sollte eher der Brennstoff als eigentlicher Verursacher der Umweltbelastung besteuert werden...