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Strombasierte Kraftstoffe: DLR errichtet einzigartige Forschungs- und Demonstrationsanlage

© DLR© DLRKöln, Leuna - Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat im Frühjahr ein Projekt zur Einrichtung einer vom Verkehrsministerium geförderten Technologie-Plattform PtL (TPP) zur Herstellung strombasierter Kraftstoffe gestartet. Ziel ist es, die Lücke zwischen Entwicklung und industriellem Markthochlauf zu schließen. Jetzt wurde die Planung für die Anlage vorgestellt.

Eine Option im Zuge der Verkehrswende sind strombasierte Kraftstoffe. Nach Einschätzung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) können diese in Zukunft einen wichtigen Beitrag leisten, um insbesondere den Luftverkehr sowie die Schifffahrt und den bodengebundenen Verkehr klima- und umweltverträglicher zu machen. Um Technologien für die industrielle Produktion dieser Kraftstoffe zu entwickeln, errichtet das DLR eine einzigartige Forschungs- und Demonstrationsanlage.

DLR baut größte Forschungsanlage zur Herstellung strombasierter Kraftstoffe
Mit der Technologieplattform Power-to-Liquid-Kraftstoffe (TPP) entsteht in Leuna in Sachsen-Anhalt eine in Form und Größe einzigartige Forschungs- und Demonstrationsanlage - gefördert vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV). Im Mittelpunkt stehen Technologien und großtechnische Verfahren, um strombasierte Kraftstoffe (Power-to-Liquid-Kraftstoffe - PtL) zeitnah in industriellem Maßstab herzustellen. Mit der Anlage soll ein einmaliges Know-how aufgebaut werden, das dazu beiträgt, den Technologie- und Wirtschaftsstandort Deutschland weiter zu stärken.

Am 16. Oktober 2023 hat das DLR in Leuna die Planung für die Anlage vorgestellt, die ab 2024 auf einem knapp fünf Hektar großen Gelände des Chemiestandorts Leuna entstehen soll. Für diese Planungsphase hat das BMDV bis zu 12,7 Mio. Euro zur Verfügung gestellt. Die Bewilligung der Umsetzungsphase in Höhe eines mittleren dreistelligen Millionenbetrags soll Ende des Jahres erfolgen. Der Betrieb der Forschungsanlage ist zunächst bis 2035 geplant, ein Weiterbetrieb darüber hinaus angedacht. Es sollen ca. 100 Arbeitsplätze in den Bereichen Bau, Anlagenbetrieb und Forschung entstehen.

„Der Luftverkehr ist unverzichtbar in einer freien und globalisierten Welt. Deshalb sind strombasierte Kraftstoffe ein wichtiger Baustein, um die Mobilität der Zukunft klima- und umweltverträglicher zu machen. Mit der TPP wird das DLR gemeinsam mit namhaften Industrieunternehmen sowie Forschungseinrichtungen die dafür notwendigen Technologien entwickeln und demonstrieren, um die Grundlagen für eine industriellen Produktion zu schaffen“, so die DLR-Vorstandsvorsitzende Prof. Dr.-Ing. Anke Kaysser-Pyzalla anlässlich der Veranstaltung in Leuna.

„Wir wollen international vorangehen und optimale Voraussetzungen für den Markthochlauf strombasierter Kraftstoffe schaffen. Die neue Forschungsanlage wird einen entscheidenden Beitrag dazu leisten, Technologien für die industrielle Produktion strombasierter Kraftstoffe zu entwickeln und zur Anwendung zu bringen. Der Aufbau der Technologieplattform ist ein bedeutender Meilenstein auf dem Weg zu einer nachhaltigen und umweltverträglichen Mobilität“, ergänzt die Parlamentarische Staatssekretärin im Bundes-Verkehrsministerium Daniela Kluckert.

Bislang größte Forschungsanlage für industrielle Produktion von strombasierten Kraftstoffen
Die Technologieplattform PtL wird aus zwei aufeinander aufbauenden Anlagensträngen, einem Demonstrationsstrang und einem Forschungsstrang bestehen.

Der Schwerpunkt des Demonstrationsstrangs liegt auf dem Kampagnenbetrieb einer semiindustriellen Anlage zur Produktion strombasierter Kraftstoffe. Die Kapazität beträgt bis zu 10.000 Tonnen pro Jahr. Aktuell wäre die TPP damit die weltweit größte Forschungsanlage im Bereich PtL. Mit dem Demonstrationsstrang gehen die Forschenden Fragen nach, wie Herstellungsprozesse möglichst effizient auf ein semi-industrielles Level hochskaliert und Betriebsparameter optimiert werden können.

Aus erneuerbarem Strom und Wasser produziert der Demonstrationsstrang der TPP mittels Elektrolyse zunächst Wasserstoff. Der Strom stammt ausschließlich aus erneuerbaren Quellen wie Wind und Solar und erfüllt die strengen EU-Nachhaltigkeitskriterien. Bei Bedarf wird der Wasserstoff in großen Speichern mit einer Kapazität von 24 Stunden Volllast-Betrieb zwischengelagert. Dann wird er mit CO2 aus der Luft und aus biogenen Quellen (z.B. aus Biogas-Anlagen oder Biomasse-Kesseln) in ein Synthesegas umgewandelt.

Anschließend folgt die sogenannte Fischer-Tropsch-Synthese. In diesem Prozess wird aus dem Synthesegas ein synthetisches, strombasiertes Rohöl gewonnen. Aufgrund der unterschiedlichen chemischen Zusammensetzung lassen sich die Prozesse der Erdölaufbereitung nicht direkt auf das aus erneuerbaren Ressourcen gewonnene synthetische, strombasierte Rohöl, sogenanntes Syncrude, übertragen. Deshalb muss auch die anschließende Weiterverarbeitung zu normgerechten Kraftstoffen an das Syncrude angepasst und optimiert werden.

Im Forschungsstrang mit einer Kapazität von 100 Tonnen pro Jahr entwickelt das DLR mit Wissenschaft und Industrie innovative Technologien weiter und erprobt neue Ansätze, um Produktionsprozesse und Kraftstoffeigenschaften zu verbessern. Zudem soll untersucht werden, wie strombasierte Kraftstoffe auch auf Basis von „grünem“ Methanol hergestellt werden können.

Fuel Design: gezielte Kraftstoff-Entwicklung reduziert auch Nicht-CO2-Effekte
Strombasierte Kraftstoffe haben laut DLR das Potenzial, nicht nur größere Mengen an CO2 einzusparen, sondern auch die sogenannten Nicht-CO2-Effekte erheblich zu senken. Dazu gehört der Ausstoß von Stickoxiden, Rußpartikeln oder Wasserdampf. In der Luftfahrt ist die Klimawirkung der Nicht-CO2-Effekte derzeit deutlich größer als die Klimawirkung des freigesetzten CO2. Zum Beispiel können Rußpartikel und Wasserdampf in der Atmosphäre Kondensstreifen verursachen, die einen zusätzlich wärmenden Effekt haben. Strombasierte Kraftstoffe bieten in diesem Kontext einen weiteren Vorteil: den des sogenannten Fuel Designs. Das heißt, die chemische Zusammensetzung dieser Kraftstoffe lässt sich so optimieren, dass beim Verbrennungsprozess beispielsweise kein Ruß oder Feinstaub mehr entsteht.


© IWR, 2023


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