Härtill 5 uppsatser

Diss. (sammanfattning) Lund : Lunds universitet, 2024

In today's world, the transportation of goods via trucks and ships plays a pivotal role, and this trend is expected to persist in the foreseeable future, owing to its critical importance to society. However, the most common propulsion system for these vehicles, the compression ignition (CI) engine, commonly known as the diesel engine, relies heavily on fossil diesel fuel, resulting in significant emissions that need to be mitigated to achieve the climate goals. Transitioning to electric power for heavy-duty transport vehicles is challenging due to the need for large battery packs, which consume valuable cargo space and reduce load capability. For some applications, such as shipping, electrification simply cannot deliver the required autonomy. Instead renewable fuels present a more promising solution with hydrogen, ammonia, and alcohols as alternatives. Among those methanol has emerged as a particularly promising option, especially in the marine sector. Methanol's use in the chemical industry, coupled with its liquid state under normal conditions, makes it an intriguing alternative. While methanol production is currently predominantly based on natural gas, there is a growing emphasis on renewable production methods enabling bio-methanol and e-methanol, which could potentially make methanol a renewable fuel. In compression ignition engines, methanol exhibits unique combustion characteristics. Its higher heat of vaporization, coupled with the higher mass that must be injected, creates a significant cooling effect in the combustion chamber. While this effect reduces temperatures and mitigates nitrogen oxide (NOx) generation, it also poses challenges for ignition, particularly during start-up and colder conditions. The objective of this doctoral thesis was to investigate techniques that could facilitate single-fuel methanol CI ignition and provide recommendations for which concepts to further develop.

Populärvetenskaplig sammanfattning: Idag transporteras stora mängder gods runt om i världen med lastbilar och fartyg, vilket förväntas fortsätta även i framtiden då det är avgörande för samhällets funktion. Det vanligaste framdrivningssystemet för dessa fordon är kompressionständningsmotorn, även känd som dieselmotorn, som då vanligtvis drivs av fossilt dieselbränsle. Detta resulterar i betydande utsläpp som måste minskas, för att uppnå klimatmålen och minska de hälsorisker som kommer med inandning av utsläppen. Att elektrifiera tunga transportfordon är en utmaning då det kräver stora batteripaket för att upprätthålla räckvidden, vilket i sin tur tar upp värdefull lastplats och vikt. Dessutom är batterimaterialen begränsade och bör användas där de kan ge mest nytta per enhet material, vilket inte nödvändigtvis är fallet här. Istället bör alternativa förnybara bränslen övervägas. Bland de alternativa bränslena återfinns ammoniak, vätgas och alkoholer. Alkoholer är flytande vid normala förhållanden och används redan idag som bränsle i bensinmotorer. Användningen är dock ännu inte särskilt utbredd bland dieselmotorer. Mellan metanol och etanol har metanol fått mer intresse, särskilt inom marina transporter, vilket beror på att metanol är mer tillgängligt och har lägre tillverkningskostnad. Metanolproduktionen idag är huvudsakligen baserad på naturgas, dock finns det en ökande betoning på förnybar tillverkning som exempelvis bio-metanol och e-metanol, vilket gör metanol till ett förnybart bränsle. Målet med denna doktorsavhandling är att undersöka vilka tekniker som kan användas för att underlätta antändningen av metanol och ge rekommendationer för vilka tekniker som ska fortsatt undersökas.