Kohlebetriebene Jets

Forscher haben ein Turbowellen-Düsentriebwerk, das zum Antrieb von Hubschrauberrotoren verwendet wird, mit einem auf Kohle basierenden Kraftstoff angetrieben, der schließlich militärische und kommerzielle Düsentreibstoffe ersetzen könnte Harold Schobert , Direktor des Energy Institute an der Pennsylvania State University. Die erfolgreiche Entwicklung des kohlebasierten Kraftstoffs, die diese Woche auf dem Treffen der American Chemical Society in Atlanta beschrieben wurde, könnte auch in Dieselmotoren und Brennstoffzellen Anwendung finden, sagt Schobert.

Kohlebetriebene Flugzeuge sind nicht neu – Deutschland verwendete im Zweiten Weltkrieg Treibstoffe aus Kohle, um Flugzeuge anzutreiben. Aber die hohen Kosten für den Bau von Produktionsanlagen zur Umwandlung von Kohle in flüssigen Brennstoff haben die weit verbreitete Verwendung der Technologie verhindert. Nun haben Schobert und Kollegen einen Weg entwickelt, um Kerosin mit bis zu 75 Prozent Kohleprodukten unter Verwendung bestehender Ölraffinerien herzustellen, wodurch der Bau kostspieliger neuer Anlagen überflüssig wird – und Kohletreibstoff möglicherweise zu einer wirtschaftlich tragfähigen Alternative zu Öl wird.

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In der aktuellen Formulierung würde dies die Hälfte des Erdöls verdrängen, was sehr nahe an dem von uns importierten Erdölanteil liegt. Wir haben tatsächlich in kleinerem Maßstab einen 75-prozentigen Ersatz mit Erfolg getestet, sagt Schobert.



Kohle, der billigste fossile Brennstoff, der auch die stabilsten Preise hat, ist in den Vereinigten Staaten reichlich vorhanden. John Grasser, ein Sprecher des US-Energieministeriums, zitiert Schätzungen, dass die Menge an förderbarer Kohle im Land für 250-300 Jahre ausreicht. Man hört viel über Erneuerbare, und sicherlich tragen Erneuerbare dazu bei, dass wir autark sind, sagt Grasser. Aber sie werden keinen Einfluss auf das ankommende Erdöl haben. Sie müssen etwas wie Kohle, die wir hier in großen Mengen haben, in eine Erdölkomponente umwandeln.

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Neben der Verringerung der Abhängigkeit vom Öl könnte der neue Treibstoff auch Vorteile für moderne Flugzeuge haben. Heutige Hochleistungs-Militärflugzeuge erzeugen viel Hitze, die Hydraulik und Elektronik beschädigen kann, sagt Schobert. Infolgedessen konstruieren Ingenieure diese Flugzeuge so, dass der Treibstoff an Bord als Wärmesenke verwendet wird. Wenn Kraftstoffe jedoch Wärme absorbieren, können sie beginnen, sich zu zersetzen, was zu Kohlenstoffablagerungen führen kann, die Kraftstoffleitungen und -düsen verstopfen. Zukünftige fortschrittliche Flugzeuge könnten noch mehr Wärme erzeugen – zu viel für die heutigen Treibstoffe. Schobert und Kollegen testeten methodisch etwa 50 Verbindungen, um thermisch stabile Verbindungen zu finden – und die besten ließen sich ohne weiteres aus Kohle herstellen. Ihr Kraftstoff kann Temperaturen von etwa 600 Grad Fahrenheit (315 Grad Celsius) standhalten, höher als die heutigen Kraftstoffe.

Schobert und seine Kollegen stellen den Brennstoff aus raffiniertem Kohlenöl her, das ein Nebenprodukt der Koksherstellung ist; Das Nebenprodukt wird in einer Ölraffinerie mit einem Rohölprodukt namens Leichtöl vermischt. Dieses Gemisch wird dann mit bereits in Raffinerien vorhandenen Geräten hydriert und dann zu verschiedenen Produkten destilliert – meist Dieselkraftstoff und Kerosin (jeweils etwa 40 Prozent), sowie etwas Benzin und Heizöl.

Weitere potenzielle Vorteile des kohlenstoffbasierten Kraftstoffs: Er kann die drei oder vier verschiedenen Düsentreibstoffe ersetzen, die das Militär für Flugzeuge und Raketen verwendet, und derselbe Kraftstoff kann in Dieselmotoren verwendet werden, wenn diese Motoren leicht modifiziert werden. Auch in stationären Hochtemperatur-Brennstoffzellen könnte der Brennstoff unverändert zur Stromerzeugung eingesetzt werden, sagt Schobert.

Es bleiben jedoch noch erhebliche Hürden, bis der Kraftstoff eine breite Verwendung finden kann. Bisher wurden nur 500 Gallonen davon produziert, viel zu wenig, um die Produktionskosten abzuschätzen, sagt Schobert. Dennoch vermutet er, dass der auf Kohle basierende Kraftstoff mit anderen Kraftstoffen konkurrieren könnte.

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Ein kostenbezogenes Problem besteht jedoch darin, dass das Angebot an raffiniertem Kohlenöl, das im gegenwärtigen Verfahren verwendet wird, begrenzt ist und die Preise dafür mit steigender Nachfrage wahrscheinlich stark ansteigen würden. Ehrlich gesagt, würden wir wahrscheinlich den gesamten Nebenproduktmarkt aufsaugen, und die Leute, die diese Nebenproduktchemikalien verkaufen, sind keine Dope, sagt Schobert; sie wissen, was sie unter diesen Umständen mit dem Preis anstellen könnten. Schobert arbeitet nun an anderen Verfahren zur Herstellung des Kraftstoffs aus Erdölraffinerieprodukten.

Bevor die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens bewertet werden kann, wird der Kraftstoff eine erhebliche Produktionsmenge benötigen – wahrscheinlich rund 50.000 Barrel, schätzt Schobert, die mehrere zig Millionen Dollar kosten könnte. Er hofft, Geld für den Probelauf von der Privatwirtschaft zu sammeln. Zu diesem Zweck organisiert er in diesem Frühjahr einen Gipfel, bei dem Parteien wie Motorenhersteller und Ölkonzerne zusammenkommen. Schobert hofft auch auf das Interesse der Fluggesellschaften: Sie brauchen nicht die überlegene thermische Stabilität dieses Treibstoffs, sondern eine zuverlässige Treibstoffquelle zu einem relativ konstanten Preisniveau.

Wenn das Geld für einen solchen Lauf doch zusammenkommt, bleibt noch ein wichtiger Schritt. Während sie den Treibstoff in einem stationären Düsentriebwerk getestet haben, muss das irgendwann jemand in ein Flugzeug packen und fliegen, sagt Schobert.

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