Dimethylether als Dieselkraftstoffersatz

Unter den verschiedenen alternativen Kraftstoffen und Energiequellen, die heute auf dem Markt erhältlich sind, gibt es noch die Kategorie der „neuen Kraftstoffe“. Das Office of Energy Efficiency & Renewable Energy (EERE) des US-Energieministeriums erklärt auf seiner Website, dass diese Kraftstoffe „die Energiesicherheit erhöhen, Emissionen reduzieren, die Fahrzeugleistung verbessern und die US-Wirtschaft ankurbeln könnten“.

Ein solcher neuer Kraftstoff ist Dimethylether (DME), der chemisch dem Flüssiggas (LPG bzw. Propan) ähnelt und als Ersatz für Dieselkraftstoff vielversprechend ist. DME ist ungiftig und hat sich als sicheres Treibmittel in Verbraucherprodukten bewährt.

Das kalifornische Unternehmen Oberon Fuels begann im Mai 2021 in seinem Werk Maverick im südkalifornischen Imperial Valley mit der Produktion von erneuerbarem DME-Kraftstoff. Mitgründer und Chief Technology Officer Elliot Anise-Hicks erklärte, DME habe zahlreiche Eigenschaften, die es zu einem hervorragenden Ersatz für Dieselkraftstoff machten.

Vorteile gegenüber Diesel

„Es hat eine hohe Cetanzahl, wodurch eine sehr gute Leistung erzielt wird – und es entsteht kein Feinstaub“, sagte er. „Aufgrund der Molekülstruktur – es hat einen Sauerstoff in der Mitte zwischen zwei Kohlenstoff-/Wasserstoffgruppen an den Seiten – entstehen bei der Verbrennung keine Partikel. Dadurch können die Motorenhersteller den NOx-Ausstoß deutlich reduzieren und auf den Dieselpartikelfilter verzichten, der üblicherweise am Motor vorhanden ist, da dieser einfach nicht entsteht.“

Oberon Fuels kann zur Herstellung von DME viele verschiedene Arten erneuerbarer organischer Abfälle nutzen, darunter Abfälle aus Biomasse, Landwirtschaft, Kommunal- und Zellulosequellen. (Bild: Oberon Fuels)

Ein zusätzlicher Vorteil ergibt sich aus den Handhabungseigenschaften von DME, die laut Anise-Hicks „fast identisch“ mit denen von LPG sind.

„Der Hauptunterschied zwischen DME und Propan besteht darin, dass DME ein hervorragendes Lösungsmittel ist“, sagte er. „Für die Lagerung und den Transport von DME können wir daher die gleiche Ausrüstung wie für Propan verwenden, müssen aber die Dichtungen an den Ventilen austauschen, um die Kompatibilität sicherzustellen. Das war einer der Gründe, warum wir intensiv an DME für Dieselanwendungen gearbeitet haben. Die einfache Handhabung ermöglicht die Verteilung über die bestehende LPG-Infrastruktur und macht die Handhabung kostengünstig und sicher.“

Änderungen am Kraftstoffsystem

Nach der Einführung in einen Dieselmotor verbrennt DME laut Anise-Hicks sehr gut und erzielt die gleiche Motorleistung wie bei Dieselbetrieb. Allerdings müssen für die Verwendung von DME Modifikationen am Kraftstoffsystem des Motors vorgenommen werden.

„Ihr Tank ist ein Niederdrucktank – Sie speichern [DME] bei etwa 100 psi, ähnlich wie Propan“, sagte er. „Es ist kein Hochdrucktank wie ein CNG-Tank, aber er steht unter leichtem Druck. Volumenmäßig hat DME etwa die Hälfte des Energiegehalts von Diesel – etwas mehr als die Hälfte. Volumenmäßig benötigen Sie also einen etwas größeren Tank. Vor allem bei den Einspritzdüsen benötigen Sie einen größeren Anschluss, um die gleiche Kraftstoffmenge zu befördern.“

Anise-Hicks sagte, dass selbst mit den Änderungen am Kraftstoffsystem über 90 Prozent des Motors im Vergleich zu einem herkömmlichen Dieselmotor unverändert blieben. Er fügte hinzu, dass Dieselmotoren zwar technisch mit neuen Kraftstoffsystemen nachgerüstet werden könnten, ein solcher Ansatz jedoch Probleme mit sich bringe.

„Die Herausforderung bei Nachrüstsätzen besteht darin, dass die Entwicklung und Markteinführung eines Satzes einen umfassenden Zertifizierungsprozess erfordert“, sagte er. „Ist das machbar? Absolut. Gibt es eine ausreichende Marktnachfrage, um die Vorlaufkosten für Tests und die Zertifizierung durch CARB für jede Motorenfamilie zu rechtfertigen? Noch nicht.“ Anise-Hicks fügte hinzu, dass sich dies mit der Ausweitung der DME-Kraftstoffproduktion und der zunehmenden Akzeptanz von DME als Diesel-Ersatzkraftstoff ändern könnte.

Förderung der DME-Einführung

Kurzfristig liegt die Verantwortung für die Markteinführung DME-fähiger Dieselmotoren bei den Motorenherstellern. Anise-Hicks sagte, dass viele Motorenhersteller DME entweder in Erwägung ziehen oder aktiv DME-Projekte entwickeln.

„Das ist eigentlich gar nicht mehr so weit entfernt, denn Fiat Powertrain [FPT Industrial] entwickelt unter anderem einen DME-Motor – eine Version seiner Cursor-11- und 13-Motoren.“ Power Progress berichtete 2021 , dass FPT Industrial DME als alternative Kraftstoffquelle in seinen Motoren testete.

Oberon Fuels konzentriert sich inzwischen auf den Ausbau der DME-Produktion. „Wenn wir die DME-Produktion ausbauen, können wir hoffentlich auch andere Marktsegmente dazu bewegen, mitzumachen und diese Lösung anzubieten“, so Anise-Hicks. „Wir sind aufgrund unserer Erfahrung und unserer Marktbeobachtung überzeugt, dass DME ein hervorragender Brennstoff ist, insbesondere in Bereichen wie Landwirtschaft, Bergbau und Schwerindustrie – Branchen, die nur schwer elektrifiziert werden können –, auch weil er keine Feinstaubpartikel erzeugt. Im Bergbau sind hohe Emissionen aufgrund strenger Luftqualitätskontrollen nicht zulässig.“

Oberon Fuels ernennt CFO und COO. Das Unternehmen will die Kommerzialisierung von erneuerbarem DME und Methanol vorantreiben.

FPT testet Dimethylether als alternativen Kraftstoff für Dieselmotoren. FPT Industrial gab bekannt, dass es Dimethylether (DME) als alternativen Kraftstoff für Kompressionszündungsmotoren testet.