Driftsparametre for naturgas baserede motorer på ca. 30 kW

Dette projekt tager udgangspunkt i tidligere arbejde med motor-generatoranlæg i TK Energi AS. Projektets målsætning er, at optimere naturgasfyrede motor-generatoranlæg med hensyn til el-virkningsgrad, emissionsniveau samt produktionspris. For at forbedre virkningsgraden er det valgt at arbejde med forøget kompressionsforhold. Øget kompressionsforhold giver øget risiko for bankning. Hos TK Energi er der tidligere kørt med en 1,3 liters naturgas drevet VW motor, der blev trykladet med 2 bars overtryk, uden tegn på bankning. Dette forsøg har skabt interesse for at undersøge potentialet for gasmotorer med højt kompressionsforhold. Det er projektets formål at bestemme potentialet for virkningsgrad og emissioner for naturgasfyrede højtkomprimerede motorer (ca.20:1) til decentral kraftvarme. Det er samtidig valgt, at arbejde med efterforbrænding som emissionsbegrænsende foranstaltning, da emissionen af uforbrændt brændstof fra gasmotorer er et udbredt problem pga. metans virkning som drivhusgas. I projektet er der opbygget et naturgasfyret minikraftvarmeanlæg, baseret på en 1,9 liters VW TDI motor med et kompressionsforhold på 19,5:1. Motoren er ombygget til gnisttænding. Anlægget er testkørt på diesel, dualfuel (diesel/naturgas) og som gnisttændingsmotor på naturgas. Under forsøgskørslerne er sammenhængen mellem virkningsgrad og emissioner undersøgt. Ved konvertering af motoren til gnisttænding, sker der et flad i virkningsgraden og en forøgelse af UHC emission. Det har været muligt at køre motoren uden bankning, men bankning har været en begrænsende faktor for optimering af motorindstillingern. Det er ikke muligt at finde et driftspunkt på naturgas, hvor motoren samtidig overholder grænseværdierne for UHC, CO og NOx uden efterbehandling af røggassen. Bedstpunktet mht. virkningsgrad er på ca. 35% el og ligger omkring lambda 1,5; med et emissionsniveau ud af motoren på: UHC: 900 mg/Nm3, CO: 1100 mg/Nm"3 og NOx: 1500 mg/Nm3. Emissionsværdierne er korrigeret til 5% O2. Der er designet og opbygget et efterforbrændingskammer. Efterforbrændingskammeret nedsætter udstødningsgassens indhold af UHC og CO, til værdier langt udner grænseværdierne. Dette åbner mulighed for at køre motoren mere magert og på den måde reducere emissionen af NOx. Det har således været muligt at opnå stabil drift med et emissionsniveau på: UHC: 5mg/Nm3, CO: 150 mg/Nm3 og NOx: 130 mg/Nm3 og en el-virkningsgrad på ca. 32%. Emissionsværdierne er korrigeret til 5% O2. Anlægget, inkl. efteforbrændingskammeret, har samlet kørt i mere end 1000 timer