EE-Strom im (Luft-)Verkehr

Power-to-Liquid

MITTEL- UND LANGFRISTIGE POTENZIALE VON PTL- UND H2-IMPORTEN AUS INTERNATIONALEN EE-VORZUGSREGIONEN

Die Bundesregierung hat sich völkerrechtlich verbindliche Klimaziele gesetzt, die bis 2050 ein weitgehend treibhausgasneutrales Deutschland vorsehen. Doch welche Antworten kann es hierbei für ein stetig steigendes Verkehrsaufkommen geben, das insbesondere im Flug- und Seeverkehr nicht mit heute absehbaren Lösungen durch die Elektromobilität gedeckt werden kann? Ist die Herstellung von strombasierten Kraftstoffen im Ausland ein Lösungsweg?

Eine aktuelle Untersuchung des Fraunhofer IWES in Kassel hat Gestehungskosten von synthetischen Flüssigkraftstoffen in Form von PtL (Power-to-Liquid) und LH2 (flüssiger Wasserstoff) an globalen Standorten bewertet. Dazu wurden umfassende Analysen verschiedener Standorte auf Basis räumlich-zeitlich hochaufgelöster EE-Erzeugungszeitreihen für Wind- und Sonnenenergie unternommen und eine kostenoptimale Systemauslegung für die einzelnen Standorte bestimmt. Zusätzlich wurde eine Flächenpotenzialermittlung für eine Bespielregion durchgeführt, um einen ersten Eindruck zum Flächenbedarf für die Flüssigkraftstoffproduktion aus EE zu erlangen.

EE-Vorzugsregionen

Im Vergleich zu einer nationalen oder europäischen Erzeugung hat sich ein deutlicher wirtschaftlicher Vorteil für die Nutzung internationaler EE-Vorzugsregionen gezeigt, trotz der zusätzlichen Aufwände für die Abscheidung von CO2 aus der Luft im PtL-Pfad.

Power-to-Liquid

Globale Kraftstoffgestehungskosten aus internationalen EE-Vorzugsregionen werden dabei um den Faktor 1,6 – 1,4 günstiger als europäische sein. Eine Kombination aus Windenergie- und PV-Anlagen führt zur kostenoptimalen Systemauslegung mit zum Teil über 6.000 Volllaststunden der Kraftstoffproduktionsanlagen. Die oftmals als Hemmnis diskutierte CO2-Abscheidung aus der Luft erscheint technisch und wirtschaftlich möglich (auch wenn Großanlagen noch ausstehen), da der vor allem thermisch anfallende Energieaufwand kostengünstig über Stromspitzen oder Wärmepumpen gedeckt werden kann. Standorte, die nicht über hohe Windressourcen verfügen erscheinen benachteiligt. Die Bandbreite für die Kraftstoffgestehungskosten im langfristigen Szenario liegt etwa zwischen 100 €/MWhPtL und 160 €/MWhPtL.

Kombination aus Wind und PV zielführend

Auch im Fall von flüssigem Wasserstoff (LH2) erscheint eine Kombination aus Wind und PV zielführend. Allerdings wurde nicht an allen Standorten ein ausgeglichenes Ausbauverhältnis von Windenergie- und PV-Anlagen identifiziert. Es erscheinen somit für Wasserstoff nicht ausschließlich Standorte mit sowohl hohen Wind- als auch Solarressourcen geeignet zu sein und infolgedessen ergibt sich global ein viel größeres Flächenpotenzial.

Erstaunlich ist, dass die Kostenunterschiede zwischen dem aufwändigeren PtL im Vergleich zu LH2 mit maximal 9% relativ gering sind. Denn die Aufwendungen für CO2-Abscheidung und Fischer-Tropsch-Synthese müssen den Aufwendungen für die Wasserstoffverflüssigung gegenüber gestellt werden. Je weiter die Produktion der Kraftstoffe von Deutschland entfernt ist, desto geringer fallen die Unterschiede ins Gewicht. Die Entscheidung zwischen einem PtL-basierten und einem Wasserstoff-basierten Technologiepfad müsste sich damit nicht über das Angebotspotenzial im Ausland, sondern notwendigerweise über Vorteile bei den Anwendungstechnologien in Deutschland unter Lösung der damit verbundenen infrastrukturellen Anforderungen entscheiden.

Durch die Untersuchung einer Beispielregion in Marokko wurde deutlich, dass ein hoher Flächenbedarf zur Flüssigkraftstoffproduktion benötigt wird. Zu hinterfragen ist auch, wie schnell ein solcher globaler Markt realistisch wachsen könnte. Dem muss die mögliche Nachfrage gegenübergestellt werden. So ist trotz Effizienzmaßnahmen im Flugsektor mit einem Anstieg des globalen Flugverkehr-Kraftstoffverbrauchs von heute ca. 2.400 TWh auf ca. 3.700 TWh in 2030 und auf 6.700 TWhPtL bis 2050 zu rechnen. Dies stellt mit einen jährlichen Anstieg von 100 bis 130 TWh/a und langfristig fast einer Verdreifachung der Kraftstoffnachfrage eine gewaltige Herausforderung für den globalen Klimaschutz dar. Es ist anzunehmen, dass die Nachfrage durch den starken Anstieg des globalen Luft- und Seeverkehrs einen möglichen Markthochlauf von PtL in internationalen EE-Vorzugsregionen bei weitem übersteigen würde.

Die detaillierten Ergebnisse finden Sie in der entsprechende Studie, die auf unserer PtL-download-area bereit steht (mit freundlicher Genehmigung von Fraunhofer IEE).

Quelle: Fraunhofer IEE https://www.iee.fraunhofer.de


 

Power-to-X

Power-to-X

Fraunhofer IMM betreibt Katalysatorentwicklung im Labor- und Industriemaßstab

Presseinformation / 1.3.2018

Das Fraunhofer IMM baut seine Kompetenzen im Bereich der heterogenen Katalyse stetig weiter aus. Ab 2019  ermöglicht eine knapp 2.000 qm große Labor- und Technikumsfläche noch bessere Arbeitsmöglichkeiten für die Katalysatorentwicklung, aber auch Untersuchung und Bearbeitung von Pilotanlagen und großskaligen chemisch-verfahrenstechnischen Reaktoren. Die aktuell vorhandene technische Infrastruktur ermöglicht die Entwicklung und Herstellung neuartiger Katalysatoren, deren Beschichtung auf unterschiedlichste Katalysatorträger sowie Aktivitäts- und Stabilitätstests. Die zur Verfügung stehenden Entwicklungs- und Untersuchungsmöglichkeiten richten sich insbesondere an externe Auftraggeber, werden aber auch zur Unterstützung eigener Forschungsarbeiten im Bereich neuer Energieerzeugungs und -speicherungssysteme sowie dezentraler regenerativer Treibstoffsyntheseanlagen eingesetzt. Die dort angewandten Technologien und Konzepte werden in vielen Bereichen, wie der Energieerzeugung im Luftfahrtbereich, künftig wegweisend sein.

Dr. Helmut Pennemann leitet am Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik und Mikrosysteme die Gruppe „Katalyse“, die seit 15 Jahren in zahlreichen Projekten Katalysatorentwicklung sowie Auftragsarbeiten für Industriekunden umsetzt. Ein Großteil der chemischen und petrochemischen Prozesse, aber auch die Abgasreinigung vor allem im Automobilbereich, ist ohne Katalyse nicht denkbar. „Am Fraunhofer IMM machen wir Katalysatorformulierungen aus der Grundlagenforschung fit für technische Systeme“, so Pennemann. Seine Gruppe arbeitet eng mit den Gruppen „Reaktor- und Komponentendesign“ und „Prozessdesign und Anlagenentwicklung“ des Institutes zusammen. So bekommt der Kunde ein rundes Gesamtkonzept eines für ihn maßgeschneiderten Prozesses. „Der Einsatz unserer mikrostrukturierten Reaktortechnik erlaubt die problemlose Hochskalierung der Prozesse bis in den Megawattmaßstab“, so Prof. Dr. Gunther Kolb, Leiter des Bereiches Energie- und Chemietechnik am IMM.

Katalysatorentwicklung am Fraunhofer IMM

Die Entwicklungstätigkeiten der Arbeitsgruppe sind auf Katalysatoren zur Herstellung von Wasserstoff aus fossilen und regenerativen Energieträgern, von regenerativen Treibstoffen und für Verbrennungsreaktionen fokussiert. In Kooperation mit Partnern aus der Grundlagenforschung, dem Anlagenbau und unterschiedlichsten Industriesparten werden Katalysatoren synthetisiert, getestet und für den Einsatz in der Energietechnik weiterentwickelt. Die Langzeitstabilität und Robustheit z. B. gegen Katalysatorgifte stehen dabei im Vordergrund. Das Institut kooperiert intensiv  u. a. mit der Technischen Universität Eindhoven, an der Kolb als Teilzeitprofessor tätig ist.

Eine enge Zusammenarbeit besteht zudem mit der Firma Diehl Aerospace, mit der Fraunhofer IMM einen Energietrolley zur Stromversorgung von Passagierflugzeugen entwickelt. Sämtliche Katalysatoren des Prozesses sind Eigenentwicklungen des Forschungsinstitutes. Mit Hilfe der institutseigenen Infrastruktur werden die Katalysatoren synthetisiert, charakterisiert und unter realistischen Bedingungen auf ihre Robustheit und Langzeitstabilität getestet. Die Katalysatoren können in Mengen von mehreren Kilogramm hergestellt werden. Die Beschichtung von mikrostrukturierten Reaktoren kann mit einem selbst entwickelten, weltweit einmaligen Siebdruckverfahren automatisiert erfolgen. Mit dem Verfahren wurde schon die Markteinführung eines Energieerzeugungssystems durch einen Kunden erfolgreich unterstützt.

Power-to-X

Foto Fraunhofer IMM

Power-to-X

Durch ihre langjährige Tätigkeit verfügt die Gruppe „Katalyse“ über ein weitreichendes internationales Netzwerk mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie. „In den letzten Jahren konnten wir unsere Kompetenzen deshalb verstärkt erfolgreich als Dienstleister anbieten“, so Pennemann. Die Kunden stammen aus der chemischen Industrie, der Automobil- und Luftfahrtindustrie, aber auch aus der Medizintechnik. Die am Fraunhofer IMM angebotene Infrastruktur zur Synthese, Charakterisierung und Evaluierung von Katalysatoren ist auch für Unternehmen interessant, die sich mit Technologien zur Nutzung von regenerativen Stromüberschüssen (Power-to-X) beschäftigen. In einer internen Kooperation mit dem Fraunhofer IWES wird zurzeit an der Methansynthese aus Kohlendioxid geforscht. Eine Anlage im 50 kW Maßstab befindet sich im Aufbau.

Ausstattung des Fraunhofer IMM für Auftragsarbeiten im Bereich der Katalyse

  • Präparation von Katalysatoren bis in den halbtechnischen Maßstab: Equipment für die Synthese heterogener Katalysatoren mittels Fällungsreaktion, Imprägnierung sowie weiterer Methoden
  • Produktion von Mustermengen: Große Kugelmühlen und Siebmaschinen für die Zerkleinerung und Fraktionierung des Katalysatorpulvers bis in den Kilogrammmaßstab
  • Automatisierte Auftragung: Siebdruckmaschine zur Aufbringung von Katalysatorbeschichtungen
  • Temperaturbehandlung: Öfen mit einem Nutzraum von mehr als 500 Litern für das Kalzinieren der Katalysatorpulver und die Temperaturbehandlung der beschichteten Katalysatorträger
  • Untersuchung heterogen katalysierter Gasphasenreaktionen: 11 Teststände ausgestattet mit einer Dosierung von gasförmigen und verdampfbaren Ausgangsstoffen und geeignet für Aktivitätsuntersuchungen unter Variation verschiedener Reaktionsparameter (Temperatur, Druck, Gaszusammensetzung, Flussrate usw.)
  • Untersuchung der Langzeitstabilität: Teststände mit einer langzeittesttauglichen Sicherheitsausstattung und Automatisierung für die Untersuchung von Katalysatoren unter realen Prozessbedingungen
  • On-line Analysesysteme zur Bestimmung der Produktgaszusammensetzung: Ausstattung sämtlicher Anlagen mit on-line Analytik (4 Zweikanal GC, 6 Mikro-GC, 1 On-line MS, 3 GC-MS, 2 Fourier-Transformations-Infrarotspektrometer)
  • Für die Untersuchung der Katalysatoren in größeren Reaktoren unter Prozessbedingungen stehen mehrere Technikumsanlagen zur Verfügung, in denen die Versuchsbedingungen individuell auf die jeweilige Untersuchung angepasst werden können
  • Gesamtprozesse können im Miniplantmaßstab untersucht werden
  • Für die Charakterisierung der heterogenen Katalysatoren stehen eine Reihe von Charakterisierungsmethoden zur Verfügung (TG, N2-Physisorption, REM, TEM)
  • Extern kann auf weitere Charakterisierungsmethoden zurückgegriffen werden (XRF, XRD, XPS)

Quelle: Fraunhofer IMM

Power-to-Liquid Pilotanlage

Power to Liquid

Baugesuch für Power-to-Liquid Pilotanlage läuft

• Gemeinsames Projekt mit Audi und Ineratec
• Investition von 3,5 Millionen Euro am Wasserkraftwerk
• Synthetischer Diesel aus Ökostrom

Laufenburg, 1. Februar 2018. „Wir stellen erneuerbare Energie zum Tanken bereit. Das ist ein wichtiger Schritt für die Energiewende“, sagt Dr. Sabine von Manteuffel, Mitglied der Geschäftsleitung der Energiedienst Holding AG. Energiedienst plant gemeinsam mit der Audi AG und der Ineratec GmbH eine Pilotanlage zur Erzeugung von klimaneutralen Kraftstoffen am Wasserkraftwerk Laufenburg in der Schweiz.

Energiedienst hat dafür nun das Baugesuch beim Kanton Aargau eingereicht. Mit dem Bau wird im Frühjahr begonnen. Es ist vorgesehen, bereits in diesem Jahr die ersten Liter synthetischen Diesels in Laufenburg zu produzieren. Gemeinsam werden die drei Unternehmen rund 3,5 Millionen Euro in den Aufbau der innovativen Pilotanlage investieren.

Power-to-Liquid

Die Power-to-Liquid-Anlage soll auf dem Kraftwerksgelände Strom aus Wasserkraft zu synthetischem Treibstoff und Wachsen transformieren. Sie besteht aus drei Containern und einem Trafohaus. Die Anlage hat eine Kapazität von rund 400.000 Litern pro Jahr. Das Karlsruher Unternehmen INERATEC GmbH, eine Ausgründung des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), stellt die mobile und dezentral einsetzbare Pilotanlage her.

Noch sind strombasierte Kraftstoffe eine Zukunftstechnologie. Schon bald aber könnten sie sich als echte ergänzende Alternative zur Elektromobilität etablieren. Die Vorteile liegen auf der Hand: Überschüssiger Strom aus erneuerbarer Erzeugung kann gespeichert werden und bei Bedarf umweltfreundlich Fahrzeuge mit herkömmlichen Verbrennungsmotoren antreiben. Zudem verringern sie die Abhängigkeit von Ländern mit Erdöl- und Gasvorkommen. Die Experten sind sich einig: Die Power-to-Liquid-Technologie entwickelt sich zu einer tragenden Säule der Energie- und Mobilitätswende. Energiedienst ist an diesem zukunftsträchtigen Thema von Beginn an dabei.

Der vor Ort im Wasserkraftwerk produzierte Ökostrom erzeugt durch Elektrolyse Wasserstoff, der mit CO2 aus biogenen Anlagen zusammengebracht und im Fischer-Tropsch-Verfahren zu Kohlenwasserstoffen synthetisiert wird. Die Kohlenwasserstoffe können zu synthetischem Diesel (e-fuels) für CO2-freies Autofahren und Wachsen, zum Beispiel für die Kosmetik- und Nahrungsmittelindustrie umgewandelt werden. Diese Produkte enthalten anders als aus Erdöl gewonnener Diesel keine Schadstoffe. Der synthetische Diesel verbrennt zum Beispiel nahezu schwefelfrei. Zudem entsteht durch den Prozess Wärme, die für Industrieanlagen und Wärmeversorgung in Quartieren genutzt werden könnte.

„Das Pilotprojekt ist ein gutes Beispiel für die Sektorkopplung in der Energiewende. Denn wenn es um die Reduktion des Kohlendioxidausstoßes und die effiziente Speicherung von erneuerbaren Energien geht, müssen die Sektoren Strom, Wärme und Mobilität zusammenspielen. Das funktioniert hier ausgezeichnet“, ergänzt Dr. Sabine von Manteuffel.

Auch am eigenen Wasserkraftwerk in Wyhlen arbeitet Energiedienst zusammen mit dem Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) am Thema Wasserstoff. Hier entsteht eine sogenannte Power-to-Gas-Anlage, die ebenfalls mit Elektrolyse Wasserstoff erzeugt. Dieser wird allerdings nicht weiterverarbeitet, sondern dient direkt als Kraftstoff für Brennstoffzellenfahrzeuge, zum Beispiel Autos oder Züge.

www.energiedienst.de/power-to-liquid

Unternehmensinformation

Die Energiedienst-Gruppe ist eine regional und ökologisch ausgerichtete deutsch-schweizerische Aktiengesellschaft. Das Energieunternehmen erzeugt Ökostrom aus Wasserkraft und vertreibt Strom sowie Gas. Eigene Netzgesellschaften versorgen die Kunden mit Strom. Zudem wächst Energiedienst in neuen Geschäftsfeldern, die die dezentrale erneuerbare und digitale Energiewelt der Zukunft ermöglichen. Für die Energiewende ihrer Kunden bietet die Unternehmensgruppe intelligent vernetzte Produkte und Dienstleistungen, darunter Photovoltaik-Anlagen, Wärmepumpen, Stromspeichersysteme und Elektromobilität nebst E-CarSharing. Die Energiedienst-Gruppe beliefert über 270.000 Kunden mit Strom. Sie beschäftigt rund 940 Mitarbeitende, davon etwa 50 Auszubildende. Zur Gruppe gehören die Energiedienst Holding AG, die Energiedienst AG, die ED Netze GmbH, die EnAlpin AG im Wallis sowie die Tritec AG und die winsun AG. Die Energiedienst Holding AG ist eine Beteiligungsgesellschaft der EnBW Energie Baden-Württemberg AG in Karlsruhe.

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Quelle: Energiedienst Holding AG


 

Wichtiger Schritt zu nachhaltigen Power-to-Liquid-Treibstoffen

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Power-to-Gas mit hohem Wirkungsgrad

05.02.2018
Das EU-Projekt HELMETH konnte den Wirkungsgrad der Methangasproduktion aus regenerativem Strom dank thermischer Verkettung chemischer Prozesse auf über 75 Prozent steigern.
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Die Demonstratoranlage des Projekts HELMETH verbindet Methanisierung (links) und Elektrolyse (rechts) mit einem Wirkungsgrad von 76 Prozent. (Bild: sunfire GmbH)

Das Erdgasnetz kann als Puffer für den wetterabhängigen Strom aus Wind und Sonne dienen. Notwendig dazu sind wirtschaftliche Prozesse die Strom nutzen, um chemische Energieträger zu erzeugen. Einen wichtigen Schritt hat das vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) koordinierte EU-Projekt HELMETH nun gemacht. Es hat gezeigt, dass Hochtemperaturelektrolyse und Methanisierung als gemeinsamer Power-to-Gas-Prozess mit einem Wirkungsgrad von über 75 Prozent im Technikumsmaßstab möglich sind.

„Wir haben die Synergien zwischen Elektrolyse und Methanisierung erstmals konsequent ausgenutzt und so einen Wirkungsgrad erreicht, der rund 20 Prozentpunkte über dem der Standardtechnologien liegt“, erklärt Dimosthenis Trimis vom KIT, Koordinator des EU-Projektes HELMETH. „Dank der breiten disziplinären Basis unseres Forschungsverbundes konnten wir zur gesellschaftlichen Herausforderung Energiewende einen markanten Mosaikstein beitragen.“

Eine konventionelle Power-to-Gas Industrieanlage setzt rund 54 Prozent der elektrischen Energie erneuerbaren Stroms in chemische Energie des Brennstoffes Methan um. Der Prototyp des EU-Projektes HELMETH, der in etwa in zwei gängige Seefracht-Container von je rund sechs Metern Länge passt, erreichte bei den finalen Messungen einen Wirkungsgrad von 76 Prozent, was auf einen Wirkungsgrad im Industriemaßstab von 80 Prozent hoffen lässt. Parallel wurden Studien zur Wirtschaftlichkeit und Klimabilanz der neuen Technologie erstellt. „Mit so hohen Wirkungsgraden macht die Power-to-Gas-Technologie einen großen Schritt hin zur Wirtschaftlichkeit“, so Trimis. Sogar Wirkungsgrade von mehr als 80 Prozent scheinen möglich, wenn die in HELMETH identifizierten, limitierenden Prozesschritte durch künftige Forschung in Angriff genommen werden.

Ein großes Potenzial, das in HELMETH gehoben wurde, lag in der optimalen Nutzung der Prozesswärme aus der Methanisierung, um etwa den Wärmebedarf bei der verwendeten Elektrolysetechnologie zu decken. Insbesondere die Hochtemperaturelektrolyse bei rund 800 Grad Celsius und hohen Drücken hat thermodynamische Vorteile, die den Wirkungsgrad steigern. Bei der Elektrolyse wird der Strom zunächst genutzt, um Wasser in Sauerstoff und den Energieträger Wasserstoff zu zersetzen. Danach reagiert der Wasserstoff gemeinsam mit Kohlendioxid oder Kohlenmonoxid unter Wärmeentwicklung zu Methan, dem Hauptbestandteil von Erdgas, weiter. Der Vorteil von Methan gegenüber Wasserstoff ist, dass es in der bestehenden Erdgasinfrastruktur ohne Begrenzungen oder weitere Aufbereitung eingespeist werden kann. Die Einspeisung von reinem Wasserstoff bedarf möglicherweise bei Transport und Anwendungen größeren Anpassungen, da Energiedichte und chemische Eigenschaften stark unterschiedlich sind. Das im HELMETH-Projekt erzeugte Erdgassubstitut enthielt letztlich stets Wasserstoffkonzentrationen kleiner 2 Volumenprozent und wäre somit in das gesamte deutsche Erdgasnetz ohne Einschränkungen einspeisefähig.

Das Projekt HELMETH lief fast vier Jahre und mit einem Budget von rund 3,8 Millionen Euro. Das Projekt wurde mit 2,5 Millionen Euro aus dem European Union’s Seventh Framework Programme (FP7/2007-2013) for the Fuel Cells and Hydrogen Joint Technology Initiative gefördert. HELMETH steht als Akronym für “Integrated High-Temperature ELectrolysis and METHanation for Effective Power to Gas Conversion“. Projektpartner sind neben dem KIT die Universität Turin und TU Athen, die Firmen Sunfire GmbH und EthosEnergy Italia SPA sowie das European Research Institute of Catalysis ERIC und der DVGW –Deutscher Verein des Gas und Wasserfaches e.V.

Quelle: KIT


 

Power-to-Liquid Newsletter

Power to Liquid

Klimaschutz im Luftverkehr braucht PtL

Bonn, 14.11.2017

Mit der Überschrift “Klimaschutz im Luftverkehr braucht PtL” beginnt die erste Ausgabe des PtL-Newsletters der IASA e.V.

Der Satz ist der Videobotschaft von Staatssekretär Flasbarth anläßlich der diesjährigen IASA-Konferenz “Greener Skies Ahead 2017” entnommen.

Die Bausteine für das Power-to-Liquid-Verfahren (PtL) sind lange bekannt: Elektrischer Strom aus Sonnenkraft oder Wind, fortschrittliche Elektrolyse-Systeme zur Produktion von Wasserstoff, Anlagen zur Entnahme von CO2 aus der Umgebungsluft und – last, but not least – erheblich verbesserte Fischer-Tropsch-Reaktoren. Das Ergebnis: Synthetisches, CO2-neutrales Kerosin und andere Treibstoffe für die Luftfahrt.

Mit dem Power-to-Liquid-Verfahren ließe sich bis 2050 ein emissionsfreier Flugverkehr realisieren und damit die Klimaziele der Luftfahrt mehr als erfüllen. Ein wichtiger Schritt auf dem Weg dazu ist die Information über das PtL-Verfahren auf möglichst breiter Ebene. Denn damit wird der Druck aufgebaut, der notwendig ist, damit synthetische, CO2-neutrale Treibstoffe für die Luftfahrt produziert und geflogen werden.

Power to Liquid

Mehr dazu erfahren Sie unter: https://www.iasaev.org/landing-page/power-to-liquid/

Unter https://www.iasaev.org/de/newsletter/ können Sie den PtL-Newsletter abonnieren.

Quelle: IASA e.V.

 


 

Power to Liquid – Klimaziele der Luftfahrt erreichbar

Power to Liquid

Greener Skies Ahead 2017

PtL-Solutions for a Sustainable Aviation

Gestern fand im Haus der Deutschen Welle in Bonn die 8. Internationale Konferenz für eine nachhaltige Luftfahrt und die Zukunft des Luftverkehrs statt. Die Veranstaltung im großen Gremiensaal war mit etwa 70 Teilnehmern gut besucht. Nachdem in einem Grußwort Jochen Flasbarth, Staatssekretär im Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit, den Teilnehmern seine besten Wünsche zum guten Gelingen der Konferenz ausgesprochen hatte, begann ein spannender Gedankenaustausch rund um das Thema “Power to Liquid”.

Power to Liquid

Das Thema der Konferenz war die Einführung eines synthetischen, CO2-neutralen Kraftstoffs für die Luftfahrt nach dem sogenannten “Power to Liquid”-Verfahren (PtL). Mit einem solchen PtL-Treibstoff können die Klimaziele der Luftfahrt erreicht werden und damit ein wesentlichen Beitrag zur Erreichung der Pariser Klimaziele geleistet werden. Der Technology-Readiness-Level (TRL), ein Indikator zur Beurteilung der Technologiereife liegt bereits nahe dem Maximum.

In zahlreichen Vorträgen und Diskussions-Foren bekräftigten die Teilnehmer das große Potenzial und den hohen Reifegrad von PtL. Die große Herausforderung bestehe nun darin, zeitnah eine PtL-Produktionsanlage in industriellem Maßstab zu finanzieren und in Deutschland zu errichten. Die benötigten Erneuerbaren Energien stehen in Form von Wind und Sonne auch in Deutschland in ausreichendem Maße zur Verfügung um Wasserstoff als Grundelement des synthetischen Kraftstoffs zu produzieren.

Mit der nachfolgenden “Fischer-Tropsch-Synthese” entstehen dann die Kohlenwasserstoffe aus denen das synthetische Kerosin gebildet wird. Der Ressourcenverbrauch von Wasser und Fläche ist bei PtL nur ein Bruchteil gegenüber den sogenannten “Biofuels”, die aus Biomasse oder Abfällen gewonnen werden.

Power to Liquid

Harry Lehmann (Umweltbundesamt) unterstrich die enormen Potenziale von PtL beim Klimaschutz

Erik Lindbergh

Der Gründer der XPRIZE-Stiftung Erik Lindbergh und Enkel des berühmten Luftfahrtpioniers Charles Lindbergh, begeisterte die Konferenzteilnehmer mit einem spannenden und emotionalen Vortrag zu den Meilensteinen technologischer Entwicklung und deren Machbarkeit, wenn Menschen mit Herz und Verstand an die vorhandenen Herausforderungen herangehen.

XPRIZE

Erik Lindbergh begeisterte die Konferenzteilnehmer mit seinem Vortrag

Spätestens nach diesem Vortrag waren sich die Teilnehmer der Konferenz darüber einig, dass es nicht mehr darum geht, ob PtL-Treibstoffe für die Luftfahrt wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll produziert werden können, sondern dass es nun “nur” noch um das Problem geht, entsprechenden Handlungsdruck in Politik und Gesellschaft zu erzeugen. Wenn insbesondere der Passagier von dem enormen Potenzial von PtL-Treibstoffen Kenntnis hat und deren Verwendung in der Luftfahrt auch einfordert, dann wird der PtL-Treibstoff auch bald produziert und geflogen werden.

Resolution

Um einen ersten kräftigen Impuls in dieser Richtung zu geben, verabschiedeten die Konferenzteilnehmer eine entsprechende Resolution, die an die Delegierten der kommenden Weltklimakonferenz COP23 im November in Bonn übergeben werden wird.

Den finalen Text der Resolution verlas Terry Swartzberg, der als bekannter US-amerikanischer Fachjournalist und Wahlmünchner gemeinsam mit Ralf Nolting und Prof. Hansjochen Ehmer die Moderation der Konferenz übernahm.

Der Präsident der IASA e.V. und Gastgeber der Konferenz Rudolf (Rolf) Dörpinghaus unterstrich in seinem Vortrag die enormen Vorteile für Luftfahrt, Gesellschaft und Umwelt, die durch die Verwendung von PtL-Fuels entstehen würden. Da PtL-Treibstoffe keinen Schwefel und keine Aromaten enthalten, reduzieren sich auch die Emissionen von Luftschadstoffen. Mit dem geschlossenen CO2-Kreislauf kann die Luftfahrt einen bedeutenden Beitrag zur Abmilderung des stattfindenden Klimawandels leisten, der ja maßgeblich durch den anthropogenen Effekt (Einfluß des Menschen auf das Klima) geprägt ist.

nachhaltige Luftfahrt

Rudolf (Rolf) Dörpinghaus, Präsident der IASA e.V.

Herr Dörpinghaus schloß dann die Konferenz mit einem Appell an die Teilnehmer, den gemeinnützigen Luftfahrtverband IASA auch weiter tatkräftig bei deren Informations- und Umsetzungsprojekten zur “Power to Liquid” zu unterstützen.

Quelle: IASA e.V.

Internationale Fachkonferenz mit Erik Lindbergh

Power to Liquid - Nachhaltige Luftfahrt

GREENER SKIES AHEAD 2017

Nachhaltige Treibstoffe für eine nachhaltige Luftfahrt

Der Klimaschutz stellt den Luftverkehr vor ganz besondere Herausforderungen. Wie kaum ein anderer Verkehrsträger benötigt die Luftfahrt systembedingt Treibstoffe hoher Energiedichte (Kerosin, AvGas). Synthetische, weitestgehend CO2-neutrale und ausschließlich unter Verwendung erneuerbarer Energien gewonnene Treibstoffe (PtL) sind hier ein wichtiger, durch aktuelle technische Entwicklungen ermöglichter Lösungsansatz.

Um im Vorfeld der U.N.-Weltklimakonferenz COP23 für die Entwicklung und Produktion derartiger Treibstoffe zu werben, veranstaltet die International Association for Sustainable Aviation  e.V. (IASA) mit freundlicher Unterstützung des Umweltbundesamtes (UBA) die internationale Fachkonferenz

GREENER SKIES AHEAD 2017

PtL-Solutions for a Sustainable Aviation

  1. Oktober 2017 · 09:00 – 17:30

Deutsche Welle · Großer Gremiensaal

Kurt-Schumacher-Str. 3 · 53113 Bonn · Germany

 

Erik Lindbergh

Zu den Keynote-Speakern zählt Erik Lindbergh, Enkel des legendären Luftfahrtpioniers Charles Lindbergh, der sich international als Vorkämpfer für einen nachhaltigen Luftverkehr einen Namen gemacht hat.

sustainable aviation

Im Rahmen der Konferenz ist die Verabschiedung einer Resolution geplant, die im Anschluss – zusammen mit einem Resümee der Konferenz – an die Teilnehmer von COP23 übermittelt wird.

Registrierung erforderlich. Primäre Konferenzsprache ist Englisch.

Es wird eine Verpflegungspauschale von €30,- erhoben.

Anmeldung erbeten unter: www.iasaev.org oder www.xing.com/events/greener-skies-ahead


 

UBA: Treibhausgasneutraler Güterverkehr ist nötig – und möglich

IASA: Nachhaltige Luftfahrt - Sustainable Aviation

Krautzberger: Mehr Güter auf die Schiene, fossile Kraftstoffe ersetzen

Dessau, 17. Juni 2016: Um Deutschlands Klimaziele zu erreichen, muss der Verkehr in Deutschland bis spätestens 2050 treibhausgasneutral werden – dies gilt gerade für den stark wachsenden Güterverkehr. Zwei aktuelle Studien des Umweltbundesamtes (UBA) zeigen nun, wie das gehen kann. Kernpunkte sind die konsequente Verlagerung des Güterverkehrs auf die Schiene sowie eine Energiewende hin zu postfossilen Antrieben und Kraftstoffen. Maria Krautzberger, Präsidentin des UBA: „Der Verkehr ist der einzige Sektor, der seine Treibhausgasemissionen seit 1990 nicht mindern konnte. Um unsere Klimaziele auch mit einem wachsenden Güterverkehr zu erreichen, brauchen wir deutlich mehr Güter auf der Schiene und gleichzeitig ein Ende der fossilen Kraftstoffe auch beim Lkw-Verkehr.“

Prognosen des Bundesverkehrsministeriums zeigen: Bei einer Fortschreibung des derzeitigen Wachstums steigt die Güterverkehrsleistung bis 2030 um 38 Prozent gegenüber 2010. „Dass dieses Wachstum nicht ohne Konsequenzen für die Umwelt bleiben wird, ist offensichtlich“, so Krautzberger. Der Schienengüterverkehr ist daher ein unverzichtbarer Baustein für mehr Klimaschutz im Güterverkehr. Das zeigt die Studie „Klimaschutzbeitrag des Verkehrs bis 2050“: Richtige Rahmenbedingungen vorausgesetzt, kann bis 2050 die Verkehrsleistung der Schiene im Vergleich zu heute auf mehr als das Zweieinhalbfache gesteigert werden. Damit verbleiben 2050 jedoch immer noch 60 Prozent der Güterverkehrsleistung auf der Straße. Um auch hier auf null Treibhausgasemissionen zu kommen, müssen fossile Kraftstoffe aus den Tanks von Lkw verbannt werden.

Die Studie „Finanzierung einer nachhaltigen Güterverkehrsinfrastruktur“ zeigt – laut UBA – konkret zwei Ansatzpunkte zur Stärkung des Schienengüterverkehrs bis 2030. Zum einen muss die Nutzerfinanzierung ausgebaut werden. Das bedeutet, die Lkw-Maut auf das gesamte Straßennetz und auf alle Lkw-Klassen auszuweiten. Zudem müssen die externen Kosten bei der Maut mit eingepreist werden, insbesondere was Treibhausgase und Lärm betrifft. Für die Bahn bedeutet das eine Erhöhung und weitere Differenzierung der Trassenpreise nach Lärm. Zum anderen empfiehlt die Studie, die Schieneninfrastruktur und die Infrastruktur für den kombinierten Verkehr schneller auszubauen. „Der vorliegende Entwurf des Bundesverkehrswegeplanes (BVWP) setzt daher ein völlig falsches Signal, weil er den Straßenverkehr für die nächsten 15 Jahre bevorzugt“, so Krautzberger. „Das Umweltbundesamt empfiehlt, deutlich mehr als die derzeit vorgesehenen 42 Prozent der BVWP-Finanzmittel in die Schiene zu investieren.“

Der Anteil des Güterverkehrs auf der Schiene kann bis 2030 mit den ambitionierten Maßnahmen von 18 Prozent auf 23 Prozent gesteigert werden, so die Studie. Die Effekte sind groß: Wenn nichts passiert, stößt der Güterverkehr im Jahr 2030 noch mehr Treibhausgase aus als 2010. Demgegenüber kann eine Verlagerung auf die Schiene zusammen mit der Einführung von CO2-Grenzwerten für neue Lkw die Emissionen im Jahr 2030 um 17 Prozent gegenüber 2010 senken. „Die vorgeschlagenen Maßnahmen stärken den Wirtschaftsstandort Deutschland“, so die UBA-Präsidentin. „Sowohl Beschäftigung also auch Wertschöpfung steigen laut unserer Studie leicht an. Und das obwohl der Straßengüterverkehr durch eine stärkere Anlastung der Umweltkosten teurer wird.“

Luftfahrt braucht PtL-Lösungen

Die Studie „Klimaschutzbeitrag des Verkehrs bis 2050“ zeigt darüber hinaus, wie der Verkehr seinen Treibhausgasausstoß bis zum Jahr 2050 insgesamt auf null senken kann. Maria Krautzberger: „Für Null-Emissionen brauchen wir eine völlige Abkehr von fossilen Kraftstoffen – und zwar bei allen Verkehrsträgern.“ Kernelement ist eine Energiewende im Verkehr: Wo möglich, sollten alle Fahrzeuge mit Elektromotoren und Strom aus erneuerbaren Energien betrieben werden. Bei einigen Verkehrsträgern ist dies jedoch nicht möglich, zum Beispiel beim Flugzeug oder bei Seeschiffen. Hier sollen aus regenerativem Strom hergestellte Kraftstoffe wie Power-to-Liquid (PtL) oder Power-to-Gas (PtG) eingesetzt werden.

Für den Straßengüterfernverkehr untersuchte die Studie den Einsatz von PtL in Diesel-Lkw und den Oberleitungs-Hybrid-Lkw. Das Ergebnis: Beide Optionen ermöglichen im Jahr 2050 null Emissionen im Güterverkehr. Die Lösung mit Oberleitungs-Hybrid-Lkw benötigt dabei deutlich weniger erneuerbaren Strom. Insgesamt ist es kostengünstiger, so die Autoren der Studie, wenn durch vorherige Verlagerung auf die Schiene bereits deutlich weniger Energie im Verkehrsbereich benötigt wird. Verkehrswende und Energiewende im Verkehr müssen daher Hand-in-Hand gehen. Die Klimaschutzziele Deutschlands können – so das UBA – nur mit treibhausgasneutralem Verkehr erreicht werden.

Quelle: Umweltbundesamt

Nutzung regenerativer Energie durch Wasserstoffverbrennung

Verbesserte Nutzung regenerativer Energie durch Wasserstoffverbrennung in Gasturbinen

Europäischer Forschungsrat fördert DLR-Verbrennungsforscher mit Consolidator Grant

 Stuttgart, 2. März 2016: Wohin mit überschüssigem Strom aus Windkraft, wenn der Wind zwar weht, aber die Nachfrage auf dem Strommarkt gering ist? Ein Lösungsansatz ist die Herstellung von Wasserstoff mittels Elektrolyse. Elektrische Energie wird dabei in chemische Energie umgewandelt, also der Strom genutzt, um Wasserstoff zu erzeugen. Eine Verwendungsmöglichkeit für diesen regenerativ erzeugten Wasserstoff ist die Einspeisung ins Erdgasnetz. In konventionellen Gasturbinenkraftwerken könnte dann das Wasserstoff-Erdgas-Gemisch verbrannt und so wieder Strom erzeugt werden.

Wasserstoffeinspeisung ins Erdgasnetz erfordert neue Brennkammerkonzepte

Im Projekt HYBURN (enabling hydrogen-enriched burner technology for gas turbines through advanced measurement and simulation) untersuchen Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Stuttgart, welche Auswirkungen die Beimischung von Wasserstoff auf die Verbrennung und damit das Brennkammerdesign von Gasturbinen hat. Sie entwickeln dazu neue laserbasierte Messmethoden, um die Verbrennungsprozesse in Gasturbinen besser und effizienter untersuchen zu können. Das Projekt ist am DLR-Institut für Verbrennungstechnik angesiedelt und wird vom Europäischen Forschungsrat (European Research Council, ERC) mit einem Consolidator Grant gefördert. Die Gesamtfördersumme beläuft sich auf rund zwei Millionen Euro über einen Zeitraum von fünf Jahren.

Wasserstoff ist äußerst reaktiv. Deshalb unterscheiden sich die Verbrennungseigenschaften des Wasserstoff-Erdgas-Gemisches von denen reinen Erdgases. “Zum Beispiel ändern sich Form und Verhalten der Flamme innerhalb der Brennkammer. Das kann unerwünschte Auswirkungen haben, die die Brennkammer beschädigen können”, erläutert DLR-Verbrennungsforscher Dr. Isaac Boxx, der das Projekt HYBURN leitet. “Bisher verstehen wir diese Prozesse noch nicht gut genug, um Wasserstoff-Erdgas-Gemische zuverlässig in existierenden Gaskraftwerken einzusetzen”. Im Zuge des Projekts wird das Team um Isaac Boxx deshalb die Prozesse in realitätsnahen Versuchsständen analysieren. Dazu kommt vor allem schnelle und zeitlich hochauflösende Lasermesstechnik zum Einsatz, die ebenfalls im Zuge des Projekts entwickelt wird.

Mit Hightech-Lasermesstechnik zu optimalen Brennerkonzepten

“Die Prozesse in Gasturbinenbrennkammern spielen sich in Millisekunden ab. Um sie sichtbar zu machen und zu verstehen, entwickeln wir Lasermesstechniken, die mit 10.000 Bildern pro Sekunde die Flammenstruktur und das Strömungsfeld erfassen”, beschreibt DLR-Wissenschaftler Boxx die zentrale messtechnische Herausforderung. Mit den so erhaltenen Messdaten werden die Forscher im nächsten Schritt Simulationswerkzeuge erarbeiten, mit deren Hilfe sie die Verbrennungsprozesse am Computer nachbilden und noch genauer auswerten können.

ERC Consolidator Grant

Mit den ERC Consolidator Grants fördert der Europäische Forschungsrat herausragende exzellente Wissenschaftler, die eine unabhängige Forschungsgruppe aufbauen.

Europäischer Forschungsrat fördert DLR-Verbrennungsforscher mit Consolidator Grant

Neue laserbasierte Messmethoden des DLR Instituts für Verbrennungstechnik ermöglichen eine effizientere Untersuchung der Verbrennungsprozesse in Gasturbinen

Quelle: DLR

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