CO2-neutraler Treibstoff aus Luft und Sonnenlicht

Beitrag zum Klimaschutz

13.06.2019 | Medienmitteilung

Forschende der ETH Zürich haben die Technologie entwickelt, die aus Sonnenlicht und Luft flüssige Treibstoffe herstellt. Zum ersten Mal weltweit demonstrieren sie die gesamte thermochemische Prozesskette unter realen Bedingungen. Die neue solare Mini-Raffinerie steht auf dem Dach des Maschinenlaboratoriums der ETH Zürich.

CO2-neutrale Treibstoffe sind für eine nachhaltigere Luft- und Schifffahrt von zentraler Bedeutung. ETH-Forschende haben eine solare Anlage gebaut, mit der sich synthetische flüssige Treibstoffe herstellen lassen, die bei der Verbrennung nur so viel CO2 freisetzen, wie zuvor der Luft entnommen wurde. CO2 und Wasser werden direkt aus der Umgebungsluft abgeschieden und mit Solarenergie aufgespalten. Das Produkt ist Syngas, eine Mischung aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid, welches anschliessend zu Kerosin, Methanol oder anderen Kohlenwasserstoffen verarbeitet wird. Diese können direkt in der bestehenden globalen Transportinfrastruktur verwendet werden.

«Mit dieser Anlage beweisen wir, dass die Herstellung von nachhaltigem Treibstoff aus Sonnenlicht und Luft auch unter realen Bedingungen funktioniert», erklärt Aldo Steinfeld, Professor für Erneuerbare Energieträger an der ETH Zürich, der die Technologie mit seiner Forschungsgruppe entwickelt hat, und betont die Besonderheit der Anlage: «Das thermochemische Verfahren nutzt das gesamte Sonnenspektrum und läuft bei hohen Temperaturen ab. Dies ermöglicht schnelle Reaktionsgeschwindigkeiten und einen hohen Wirkungsgrad.» Die Forschungsanlage steht mitten in Zürich und dient der ETH Zürich dazu, die Forschung an nachhaltigen Treibstoffen vor Ort voranzutreiben.

Kleine Demonstrationsanlage – grosses Potential

Die solare Mini-Raffinerie auf dem Dach der ETH beweist die Umsetzbarkeit der Technologie – selbst unter den klimatischen Verhältnissen in Zürich – und produziert rund einen Deziliter Treibstoff pro Tag. Steinfeld und seine Gruppe sind bereits daran, den Solarreaktor im grossen Massstab im Rahmen des EU-Projekts sun-to-liquid in der Nähe von Madrid zu testen. Zeitgleich mit der Zürcher Mini-Raffinerie wird die Madrider Solarturm-Anlage heute der Öffentlichkeit präsentiert.

Solare Mini-Raffinerie
Die Forschungsanlage steht auf dem Dach des ETH-Gebäudes an der Sonneggstrasse. (Bild: ETH Zürich / Alessandro Della Bella)

Das nächste Ziel ist, die Technologie auf industrielle Grösse zu skalieren und Wettbewerbsfähigkeit zu erreichen. «Eine Solaranlage von einem Quadratkilometer Fläche könnte pro Tag 20‘000 Liter Kerosin produzieren. Theoretisch kann man mit einer Anlage auf der Fläche der Schweiz oder eines Drittels der Mojave-Wüste in Kalifornien den Kerosin-Bedarf der gesamten Luftfahrt decken. «Ziel ist, dass wir in Zukunft mit unserer Technologie effizient nachhaltige Treibstoffe produzieren und so zur Verringerung des weltweiten CO2-Ausstosses beitragen», sagt Philipp Furler, Direktor (CTO) von Synhelion und ehemaliger Doktorand in Steinfelds Gruppe.

ETH Gas to Liquid Versuchsreaktor am Dienstag, 6.5.2019 in Zuerich. (ETH/Alessandro Della Bella)

Bereits zwei Spin-offs

Aus der Forschungsgruppe von Aldo Steinfeld sind zwei Spin-offs hervorgegangen: Synhelion entstand 2016 und arbeitet daran, die Technologie zur Herstellung von Solartreibstoffen auf den Markt zu bringen. Climeworks wurde bereits 2010 gegründet und kommerzialisiert die Technologie zur Abscheidung von CO2 direkt aus der Luft.

Quelle: ETH-Zürich

Demnächst Steuerfreiheit für synthetische Kraftstoffe?

Power to Liquid

Die Herstellung von synthetischen, CO2-neutralen Kraftstoffen ist derzeit noch teurer als die entsprechenden fossilen Kraftstoffe. Die oft gehörten Aussagen, dass PtL-Kraftstoffe völlig unerschwinglich sind, da sie zwischen 5 und 10 Euro pro Liter kosten würden, sind so jedoch nicht richtig. Wenn die Rahmenbedingungen stimmen und wenn vor allem der benötigte Strom aus Erneuerbaren Energien selbst erzeugt werden kann, dann liegt der mögliche Preis bereits heute bei rund 2 Euro.

Wenn nun noch die Besteuerung dieser PtL-Treibstoffe entfallen würde, dann wäre eine rasche Verbreitung sehr schnell möglich. Genau das bringen nun Politiker ins Gespräch. Wir unterstützen diese Initiativen ausdrücklich und hoffen, dass auf diese guten Worte auch die entsprechenden Taten folgen.

Mehr dazu finden Sie in unserem aktuellen PtL-Newsletter, den Sie hier finden: https://iasaev.org/wordpress/de/archiv-ptl-newsletter/

Unterstützen Sie unsere Idee einer nachhaltigen Luftfahrt und die damit verbundenen Projekte der IASA. Mit dem Abonnement unseres PtL-Newsletters machen Sie einen ersten Schritt in dieser Richtung. Den Newsletter können Sie unter power-to-liquid.org beziehen.

 

transportlogistic: Sachsen-Anhalt will ‘New Mobility’ fördern

Power-to-Liquid

Verkehrsminister Webel offen für neue Mobilitätskonzepte

München, 5. Juni 2019: Das Land Sachsen-Anhalt nutzte die Münchner Leitmesse für Logistik, Mobilität, IT und Supply Chain Management “transportlogistic 2019” (4. bis zum 7. Juni, 2019), um vor einem internationalen Fachpublikum Potenzial und Dynamik seiner Logistik- und Verkehrsdienstleistungsbranche herauszustellen.

Pressefrühstück mit Minister Webel

In einem Pressegespräch unterstrich Verkehrsminister Thomas Webel dabei das besondere Interesse des Landes an neuen, zukunftsweisenden Konzepten und Technologien zur Verbesserung der Nachhaltigkeit im Verkehr, insbesondere zur Reduzierung des CO2-Footprints. Das Land, so Webel, sei offen für innovative Lösungen und biete mit seiner speziellen Unternehmensstruktur schon heute beste Voraussetzungen für die Umsetzung entsprechender Konzepte.

Nachdem bereits vor Kurzem der bayerische Ministerpräsident Markus Söder die volle oder teilweise Befreiung von der Energiesteuer für alternative, EE-strombasierte, synthetische Treibstoffe in den Raum gestellt hatte, lag die Frage nahe, ob sich auch Sachsen-Anhalt dieser Vorstellung anschließen könnte. “Ja, auf jeden Fall!” antwortete Minister Webel. Man müsse alles tun, um auf Bundesebene die Einführung EE-strombasierter Treibstoffe zu erleichtern und schnell zu entsprechenden Einsparungen bei der CO2-Bilanz zu kommen. Steuererleichterungen seien so lange sinnvoll, bis EE-strombasierte Treibstoffe im Wettbewerb mit fossilen Treibstoffen bestehen könnten.

In diesem Zusammenhang verwies der Minister auch auf die erfreuliche Entwicklung der Airport-Region Leipzig-Halle zu einem der wichtigsten Drehkreuze für Luftfracht in Europa. Der Minister unterstrich dabei die besondere Bedeutung nachhaltiger Treibstoffe für den Luftverkehr, zumal die Luftfahrt die Ziele des Pariser Klimaabkommens nur über die zeitnahe Einführung CO2-armer und – im Idealfall – sogar CO2-neutraler Treibstoffe erreichen kann.

Die Kosten für synthetisches Jet A1 liegen derzeit jedoch noch – teils auch aufgrund der Energiesteuer – deutlich über denen fossilen Kerosins. Ein Fortfall oder eine Minderung der Besteuerung würden beispielsweise in der steuerpflichtigen Geschäftsluftfahrt nicht nur die Einführung klimaschonender Kraftstoffe erleichtern, sondern – in der Folge – auch deren Marktdurchdringung in der Gesamtluftfahrt erheblich beschleunigen.

Power-to-Liquid

Die IASA sieht sich durch das Statement von Minister Webel in ihren Bemühungen bestätigt, die Einführung EE-strombsierter Treibstoffe für die Luftfahrt zu forcieren. Als Verband für mehr Nachhaltigkeit in der Luftfahrt unterstützt IASA verschiedene Initiativen zur Entwicklung sogenannter Power-to-Liquid-Demonstrationsanlagen (Power-to-Liquid, PtL).

Mit PtL ist hier die Methode gemeint, aus Erneuerbaren Energien Wasserstoff zu erzeugen und mit CO2, das künftig aus der Atmosphäre gewonnen werden soll, synthetisches und klimaneutrales JetFuel zu produzieren. Mittels der sogenannten „Fischer-Tropsch-Synthese“ erzeugtes Kerosin ist in der Luftfahrt schon heute nach der internationalen Normierungsbehörde ASTM für eine bis zu 50-prozentige Beimischung zu fossilem Kerosin (blend) zugelassen. Der Kraftstoff ist „drop-in-fähig“, erfordert also keinerlei Modifikationen an Triebwerken oder Fluggerät.

"New Mobility" in Sachsen-Anhalt

Pressetermin mit Thomas Webel: Um über den Standort Sachsen-Anhalt und Konzepte zur “New Mobility” zu informieren, hatte der Minister für Landesentwicklung und Verkehr (hinten Mitte) zu einem Pressetermin an den Gemeinschaftsstand von Sachsen-Anhalt geladen. Für IASA nahm Michael Wühle in seiner Funktion als stellvertretender Chefredakteur des IASA-Journals teil. Wühle nutzte zugleich die Gelegenheit, um den Minister über IASA-Aktivitäten zur Förderung der PtL-Technologie für Flugtreibstoffe zu informieren.

Die Technologie zur Herstellung dieser innovativen Kraftstoffe ist in Deutschland vorhanden und weitestgehend marktreif. Mehr über die IASA und die Power-to-Liquid-Projekte erfahren Sie über unsere Homepage https://iasaev.org oder über unsere PtL-Projektseite www.power-to-liquid.org


 

Jetzt Produktion klimafreundliche Flugtreibstoffe fördern

IASA: Nachhaltige Luftfahrt - Sustainable Aviation

IASA will Power-to-Liquid-Projekte (PtL) beschleunigen

Seit nunmehr fünf Jahren wirbt IASA für die Einführung klimafreundlicher, im Idealfall sogar CO2-neutraler Flugtreibstoffe auf sogenannter PtL-Basis. Die Aussicht auf eine mögliche Befreiung von der Energiesteuer ist geeignet, so IASA, die kommerzielle Realisierung von Power-to-Liquid-Projekten (PtL) erheblich zu beschleunigen. Mittels der sogenannten „Fischer-Tropsch-Synthese“ gewonnenes Kerosin ist schon heute nach der internationalen Normierungsbehörde ASTM für eine bis zu 50-prozentige Beimischung zu fossilem Kerosin (blend) in der Luftfahrt zugelassen. Der Kraftstoff ist „drop-in-fähig“, erfordert also keinerlei Modifikationen an Triebwerken oder Fluggerät. Die Technologie zur Herstellung dieser innovativen Kraftstoffe ist in Deutschland vorhanden und weitestgehend marktreif.

Die Kosten für synthetisches Kerosin liegen jedoch derzeit noch – teils auch aufgrund der Energiesteuer – deutlich über denen des fossilen Kerosins Jet A1. Ein Fortfall der Besteuerung würde die Einführung klimaschonender Kraftstoffe in den von der Steuer betroffenen Segmenten erleichtern und damit helfen, derartige Kraftstoffe auf breiter Basis einzuführen.

Die IASA unterstützt derzeit mehrere Demonstrationsprojekte in Deutschland zur Erzeugung von synthetischem, klimaneutralen Flugtreibstoff. Da in der Öffentlichkeit dieses klimaschonende und nachhaltige Verfahren noch weitgehend unbekannt ist, benötigen „PtL-Leuchtturmprojekte“ noch eine breite Unterstützung, insbesondere durch die Nutzer der Luftfahrt, die Passagiere. IASA appelliert  daher an alle Interessenten einer nachhaltigen Luftfahrt, entsprechende PtL-Initiativen und Projekte zu unterstützen. Für weitergehende Informationen siehe  https://iasaev.org oder www.power-to-liquid.org

Das Interview mit dem bayerischen Ministerpräsidenten, Dr. Markus Söder ist unter folgendem Link abrufbar: Mediathek des Bayerischen Fernsehens (BR)

Söder: Umstieg auf synthetische Kraftstoffe belohnen

IASA: Nachhaltige Luftfahrt - Sustainable Aviation

Bayerischer Ministerpräsident will Energiewende im Verkehr beschleunigen

München, 30. Mai 2019: Der bayerische Ministerpräsident will die Energiewende im Verkehr beschleunigen. In der ‘Münchner Runde’ des Bayerischen Fernsehens sprach sich Dr. Markus Söder am 30. Mai für eine Steuerbefreiung EE-strombasierter synthetischer Kraftstoffe aus.

Schwerpunkt der Diskussion mit dem bayerischen Landesvater war das Ergebnis der Europawahl. Die Wahl, so Söder, habe verdeutlicht, dass die Mehrzahl der Wähler in Deutschland mehr Klimaschutz wolle. In diesem Kontext verwies Söder auch auf die Wirkungslosigkeit einer sogenannten Ökosteuer und die Tatsache, dass Steuern dieser Art nur dem Staat Einnahmen verschaffen, in Punkto CO2-Reduzierung aber wirkungslos bleiben.

Statt Verkehrsteilnehmer zu bestrafen will der bayerische Ministerpräsident Anreize für mehr Klimaschutz schaffen und klimafreundliches Verhalten belohnen. Man müsse dem Verkehrsteilnehmer klimafreundlichere Alternativen anbieten, wenn man eine schnelle Energiewende im Verkehr wünsche. In diesem Zusammenhang plädierte Söder für mehr Innovation im Verkehrssektor und vor allem für intelligente Anreizsysteme, die eine möglichst große Breitenwirkung erzielen. Söder: „Das Konzept zu glauben, mit Strafe etwas zu erreichen, halte ich für falsch! Wir müssen ein intelligentes Angebot der Anreize setzen!“  Dies gelte auch für den Umstieg auf synthetische, klimaneutrale Kraftstoffe, für die er sich – so Söder – am Ende eine komplette Steuerfreiheit vorstellen könne.

IASA begrüßt Söder Vorstoß

Als Verband zur Förderung der Nachhaltigkeit in der Luftfahrt begrüßt die IASA ausdrücklich den Vorstoß des bayerischen Ministerpräsidenten, klimafreundliche Kraftstoffe steuerlich zu begünstigen bzw. von der Energiesteuer freizustellen! Ein klares politisches Bekenntnis zu verantwortungsbewusster Mobilität sei aus Sicht der IASA heute wichtiger denn je. Wenn man Wettbewerbsfähigkeit, Wirtschaft und Wohlstand in unserem Land nicht gefährden wolle, führe der Weg zu mehr Klimaschutz vor allem über mehr Innovation und nicht über Verbote. Dies gelte insbesondere für den Luftverkehr, der noch auf lange Sicht auf Kraftstoffe hoher Energiedichte angewiesen sei – ein Problem, das sich derzeit nur über EE-strombasierte, CO2-arme bzw. CO2-neutrale Kraftstoffe aus Erneuerbaren Energien lösen lasse.

Power to Liquid Anlage im industriellen Maßstab geplant

Industriekonsortium auf dem Weg zu grünem Kerosin

15.04.2019

Ein Förderantrag zum Bau einer industriellen Demonstrationsanlage und gemeinsame Forschung – darauf haben sich heute namhafte Partner im Rahmen einer Absichtserklärung unter dem Titel GreenPower2Jet (GP2J) verständigt. Ziel des Projektes ist es, nach einem erfolgreichen Pre-Engineering, eine industrielle Power to Liquid-Anlage (PtL) zu bauen, die vor allem nachhaltige synthetische Kohlenwasserstoffe liefert, um grüne, klimaneutrale Flugkraftstoffe zu produzieren. Die Technische Universität Hamburg (TUHH), Airbus, BP mit BP Lingen und Air BP, das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Dow und Hoyer Logistik beteiligen sich damit an dem vom Bundeswirtschaftsministerium (BMWi) ausgeschriebenen „Ideenwettbewerb Reallabore der Energiewende“.

Der Verkehrssektor steht vor der großen Aufgabe, die Treibhausgasemissionen in den kommenden Jahren deutlich zu reduzieren, um so die Pariser Klimaziele zu erreichen. Hierzu muss die Energie-Effizienz weiter erhöht werden, um zu einem geringeren Energieverbrauch für den Transportsektor zu gelangen. Ein Schlüssel zum Erfolg der Mobilität von morgen können unter anderem elektrische Antriebsformen im Straßenverkehr wie beispielsweise Elektroautos oder E-Scooter sein, sofern diese mit erneuerbarer Energie betrieben werden. Im Flugverkehr lassen sich Triebwerke und Kerosin jedoch nicht so einfach durch Elektromotoren und Batterien ersetzen.

„Das liegt daran, weil alternative Antriebe fehlen und die Energiedichte von Batterien weit von der des Kerosins entfernt ist“, sagt Siegfried Knecht, Vorstandsvorsitzender der Luftfahrtinitiative aireg. Daher sind die Fluggesellschaften auf Erdöl-basierten Flugtreibstoff angewiesen mit dem Nachteil der damit verbundenen Treibhausgasemissionen. Doch gerade der Flugverkehr wird künftig weiter deutlich wachsen, laut der Prognose des Branchenverbandes IATA mit ca. 3,5 Prozent pro Jahr weltweit für die nächsten Jahrzehnte.

Deshalb steht die Produktion von nachhaltigen Flugtreibstoffen im Fokus des aktuellen Engagements des GP2J-Konsortiums. Damit die Treibhausgasemissionen in der Luftfahrt nachhaltig und massiv reduziert werden können – trotz des vorhersehbaren Wachstums – muss es Projekte wie GP2J geben, um Kerosin auf Basis der PtL-Technik breit in den Markt einzuführen. Dabei beschreibt PtL (Power-to-Liquid) unterschiedliche technische Prozesse, die die nachhaltige Herstellung flüssiger Kraftstoffezum Ziel haben. Das geschieht durch den Einsatz von „grüner“ elektrischer Energie, die wesentlich zur Senkung von Treibhausgasemissionen beiträgt, da sie aus der Nutzung regenerativer Energiequellen stammt. Im Idealfall kann so klimaneutrales Kerosin produziert werden.

Daher ist Know-how aus unterschiedlichen Bereichen gefragt. Zum Konsortium gehören deshalb neben der TUHH als Projektkoordinator auch Airbus, BP, Air BP, das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Dow und Hoyer Logistik sowie als potenzielle Abnehmer für den produzierten Kraftstoff DHL, easyJet, unterstützt durch den Flughafen Hamburg, GDH Transport und Containerlogistik und die Flotte Hamburg. Geplant ist, die Projektidee über eine Förderdauer von fünf Jahren zu verwirklichen.

In einem ersten Schritt und nach einer 6-monatigen Pre-Engineering-Phase kann im Einvernehmen der Partner bis ca. 2021/22 eine industrielle PtL-Anlage auf Basis der sogenannten Fischer-Tropsch Synthese beim Material-Science-Unternehmen Dow in Stade entstehen. Die dort produzierten synthetischen Kohlenwasserstoffe sollen als Grundlage für die weitere Produktion an die BP Raffinerie Lingen geliefert, die eine Aufbereitung durchführt und daraus grünen, klimaneutralen Flugkraftstoff produziert. Geplant ist, diesen Treibstoff am Hamburger Flughafen auf regelmäßig geflogenen Strecken und für die Erstbetankung von Airbus-Flugzeugen in Hamburg-Finkenwerder zu nutzen. Zusätzlich wird aus den verbleibenden Nebenprodukten „grüner“ Diesel erzeugt, der dann im schweren Güterfernverkehr und auf Schiffen des Hamburger Hafens eingesetzt wird. Nach heutigen Maßstäben ist keines der Produkte aus dem so erzeugten Portfolio wirtschaftlich herstellbar und daher sind regulatorische Anreize und Fördermittel notwendig, damit diese für die Erreichung anspruchsvoller THG-Minderungsziele wichtige Technologie weiterentwickelt wird.

Ulf Neuling von der TUHH, der den Projektantrag koordiniert: „Durch dieses Vorhaben kann erstmals eine signifikante Menge an PtL-Produkten in Deutschland erzeugt und verkehrsträgerübergreifend – im Luftverkehr, auf dem Wasser und im schweren Straßengüterverkehr – genutzt werden.“

Foto: BP Europa SE

Die Experten möchten im Rahmen des Reallabors in Erfahrung bringen, inwieweit sich der Einsatz der PtL-Technik wirtschaftlich und ökologisch optimieren lässt bzw. wie die energiewirtschaftlichen Bedingungen sein müssten, damit derartige Konzepte tragfähig werden.

Auch wenn die finalen Investitionsentscheidungen noch nicht getroffen sind, betreten die Beteiligten mit der Herstellung von PtL-Kraftstoffen kostenintensives und technisch äußerst anspruchsvolles Neuland, das zukunftsweisende Innovationen nach Norddeutschland und die Umwelt einen großen Schritt nach vorne bringt.

Quelle: TUHH

Hydrocracker – der finale Schritt zum PtL-Kerosin

Der Power-to-Liquid-Prozess ist komplex, gerade wenn es in Richtung des finalen Produkts, z.B. PtL-Kerosin geht. IASA informiert in ihrem Journal und in ihrem PtL-Newsletter über die Möglichkeiten und Herausforderungen rund um das Thema Power-to-Liquid für den Luftverkehr. Den IASA-PtL-Newsletter können Sie hier abonnieren: https://iasaev.org/de/newsletter/

Die nachfolgende Information zum Hydrocracking stammt aus einer Verfahrensbeschreibung, die wir mit der freundlichen Genehmigung von BP Europe SE hier wiedergeben.

Wertvolles Cracken: Aus schwer mach leicht

Die Destillation zerlegt das Rohöl in seine einzelnen Bestandteile, kann aber nur eine bestimmte Produktpalette erzeugen. Durch das Cracken kann die Produktion an Benzinen und/oder Dieselkraftstoff oder leichtem Heizöl vergrößert werden. Diese leichten Produkte sind im Markt gefragt.

Foto: BP Europe SE

Die Ausbeutestrukturen, d.h. das Verhältnis der einzelnen aus einem bestimmten Rohöl erzeugten Produkte zueinander, sind durch die Destillation nur in engen Grenzen veränderbar. Man benötigt zusätzliche Anlagen, in denen die weniger erwünschten schweren Bestandteile des Rohöls in leichtere umgewandelt werden können. Hier kommen die Crackprozesse ins Spiel. Sie sind für Raffinerien wichtige Methoden, um aus dem Destillat und dem Vakuumrückstand der Rohöldestillation noch mehr hochwertige Produkte wie Benzin, Diesel und Heizöl zu produzieren.

Man unterscheidet grundsätzlich drei Verfahrensarten beim Cracken: Thermisches Cracken, katalytisches Cracken und Hydrocracken.

Durch Hitze spalten: Thermisches Cracken

Beim thermischen Cracken wird der gewünschte Effekt durch Überhitzung der eingesetzten Destillationsrückstände unter Druck erreicht. Dieser Vorgang spielt sich in den Röhren eines Spaltofens ab. Temperatur – etwa 500 Grad Celsius – und Verweilzeit im Crackofen werden so gewählt, dass ein möglichst hoher Umwandlungs- oder Crackeffekt erreicht wird.

In der BP Raffinerie Lingen erfolgt das thermische Cracken in einem Coker. Die BP Raffinerie Gelsenkirchen verfügt neben einem Coker auch über eine Schwerölvergasungsanlage sowie einen Visbreaker, eine milde Form des thermischen Spaltens. Im Visbreaker werden die Rückstände aus der Vakuumdestillation leichtflüssiger. Dieses Verfahren wird somit angewandt, um die Zähflüssigkeit schwerer Öle zu senken.

Chemische Reaktionen fördern: Katalytisches Cracken

Im Gegensatz zum thermischen Verfahren werden die aufgespaltenen Fraktionen des Rohöls beim katalytischen Cracken mit einem Katalysator erhitzt. Dies sind Stoffe, die eine chemische Reaktion fördern, ohne sich zu verändern. Es gibt zwei katalytische Crack-Verfahren: Fluid-Catalytic-Cracken (FCC) und Hydrocracken (HC).

Beim FCC wird das schwere Vakuumdestillat einer Raffinerie zu leichteren Produkten gespalten. Die Raffinerie Gelsenkirchen-Scholven verarbeitet einige Erzeugnisse des FCCs in dem Petrochemie-Komplex weiter. So wird beispielsweise FCC-C3 (Propan-Propen-Gemisch) in der Cumolanlage weiterverarbeitet.

In den FCC-Anlagen setzt sich beim Cracken außerdem Kohlenstoff in fester Form als Koks am Katalysator ab. Der Koks nimmt dem Katalysator seine Wirkung. Deshalb wird der Koks in einem nachgeschalteten Regenerator abgebrannt, so dass der Katalysator erneut verwendet werden kann.

Mit Hilfe des katalytischen Crackers wird nicht nur der Anteil von schwerem Heizöl vermindert, sondern auch gleichzeitig ein Teil des Schwefels entfernt, der im Einsatz enthalten war. Die Oktanzahl der Crackbenzine liegt bei 80 bis 85.

Power-to-Liquid

Grafik: BP Europe SE

Hydrocracker spaltet in Gegenwart von Wasserstoff

Beim Hydrocracken handelt es sich um ein katalytisches Spaltverfahren in Gegenwart von Wasserstoff bei einem Druck von 100 bis 150 Bar, das eine sehr weitgehende Umwandlung des Einsatzproduktes ermöglicht. Das Hydrocracken ist ein technisches elegantes und flexibles Konversionsverfahren.

Allerdings erfordert HC aufgrund der eingesetzten Mengen an Wasserstoff besondere Sicherheitsmaßnahmen. Denn Wasserstoff kann bei hohem Druck durch die Anlagenwände dringen. Daher sind hohe Investitionen in Stahlwände notwendig.

Doch dies lohnt sich: Das Hydrocracken hat den Vorteil, dass sich je nach Katalysator und Betriebsbedingungen die erwünschte Ausbeute in bestimmte Richtungen verschieben lässt. So kann man im Hydrocracker entweder fast überwiegend Benzin oder überwiegend Dieselkraftstoff und leichtes Heizöl bei gleichzeitig geringem Benzinanteil gewinnen.

Der Hydrocracker der BP Raffinerie in Lingen verarbeitet rund 1,5 Millionen Tonnen Gasöl pro Jahr. Die HC-Anlage der BP Raffinerie in Gelsenkirchen kommt bei einer Verarbeitungskapazität von rund 8.000 Tonnen täglich auf rund 3 Millionen Tonnen Gasöl pro Jahr. Damit leisten die beiden Anlagen einen wertvollen Beitrag dazu, dass auch aus dem Destillat und dem Vakuumrückstand der Destillation Produkte für unseren Alltag entstehen.

Quelle: BP Europe SE

Power to Liquid

Technologischer Durchbruch für die Energiewende

Dresden, 15. Januar 2019

Der Sunfire GmbH ist ein technologischer Durchbruch für die Energiewende gelungen: Die erfolgreiche Inbetriebnahme und der erfolgreiche Testbetrieb (> 500 Stunden) einer Hochtemperatur-Co-Elektrolyse seit November 2018 am Standort in Dresden. Die SUNFIRE-SYNLINK genannte Technologie ermöglicht die hocheffiziente Produktion (zukünftig ca. 80 % Wirkungsgrad im industriellen Maßstab) von Synthesegas in einem einzigen Schritt unter Einsatz von Wasser, CO2 und Ökostrom. Damit sinken die Investitions- und Betriebskosten für Power-to-X-Projekte (e-Crude, e-fuels) deutlich.

Den technologischen Durchbruch erreichte Sunfire im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Kopernikus-Projekts Power-to-X (03SFK2Q0), an dem ebenfalls das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) beteiligt ist. Die erfolgreich betriebene Co-Elektrolyse (10 Kilowatt DC, bis zu 4 Nm³/h Synthesegas), wird in den kommenden Wochen nach Karlsruhe ausgeliefert und dort in Kombination mit den Technologien von Climeworks (Direct Air Capture), INERATEC (Fischer-Tropsch-Synthese) und KIT (Hydrocracking) in einem Container zu einer autarken Anlage verbunden. Bis Ende August 2019 soll damit die integrierte Produktion des synthetischen Rohölersatzes e-Crude demonstriert werden; erstmalig in einem durch die Co-Elektrolyse ermöglichten 2-Stufen-Prozess in dieser Größenordnung.

KOMMERZIALISIERUNG DER CO-ELEKTROLYSE FÜR NORWEGEN-PROJEKT

Weiterhin hat Sunfire am 01.01.2019 im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Projekts „SynLink“ (03EIV031A) mit der Skalierung der Hochtemperatur-Co-Elektrolyse auf industriellen Maßstab begonnen – zunächst mit einer Eingangsleistung von 150 Kilowatt (DC). Dieses multiplizierbare Co-Elektrolyse-Modul soll perspektivisch im norwegischen Projekt des Partners Nordic Blue Crude zum Einsatz kommen. Hier soll eine erste kommerzielle Anlage entstehen, die jährlich 10 Millionen Liter bzw. 8.000 Tonnen des synthetischen Rohölersatzes e-Crude auf Basis von 20 Megawatt Eingangsleistung produzieren wird.
Geht die Anlage im Industriepark Heroya in Betrieb, werden CO2-Emissionen in Höhe von ca. 21.000 Tonnen pro Jahr vermieden, da Abwärme aus Industrieprozessen als auch umweltfreundliche elektrische Energie aus Wasserkraft eingesetzt wird. 13.000 PKW könnten damit vollständig mit synthetischem Ökokraftstoff versorgt werden.

Hintergrund: Hochtemperatur-Co-Elektrolyse

In bisherigen Power-to-Liquids-Verfahren werden zwei getrennte Prozessschritte genutzt, um Wasserdampf in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zu zerlegen (Elektrolyse) und Kohlenstoffdioxid zu Kohlenstoffmonoxid (Reverse Wasser-Gas-Shift Reaktion) zu reduzieren. Mit der Co-Elektrolyse von Sunfire werden H2 (Wasserstoff) und CO (Kohlenstoffmonoxid) nun in einem einzigen Prozessschritt gewonnen, was die Effizienz des Gesamtverfahrens erheblich verbessert und somit auch die Investitions- (CAPEX) und Betriebskosten (OPEX) reduziert. Außerdem reduziert sich der Platzbedarf durch die einstufige SUNFIRE-SYNLINK Technologie merklich.

Durch die globale Energiewende und die Verpflichtung zur Einhaltung der Pariser Klimaschutzziele haben die Sunfire-Technologien großes, weltweites Marktpotenzial. Der globale Bedarf für Elektrolyse-Technologien zur Produktion von grünem, erneuerbarem Wasserstoff wird auf mehr als 3.000 Gigawatt geschätzt. Daneben benötigen zahlreiche Sektoren wie der Langstreckenstraßentransport, der Flug- oder der Schiffsverkehr Alternativen zum fossilen Diesel und Kerosin, die hervorragend transportierbare e-Fuels über vorhandene Infrastrukturen bieten können.

Neben der Herstellung von Kraftstoffen, findet Synthesegas seine Abnehmer in einer ganzen Reihe von Industrien: Etwa in der Chemieindustrie, bei der Herstellung von Kunststoffen oder im Kosmetiksektor. Bislang wird Synthesegas vorwiegend auf Basis von fossilem Erdgas für die industrielle Verwendung hergestellt – in Zukunft CO2-neutral durch die hocheffiziente Co-Elektrolyse von Sunfire.

Power to Liquid

Foto: Sufire

Neuer Technologiepartner Paul Wurth SA

Zuletzt hatte Sunfire, eines der innovativsten Energie-Unternehmen der Welt, mit dem weltweit führenden Maschinen- und Anlagenbauer für die Metallindustrie, Paul Wurth, einen neuen Lead-Investor und Technologiepartner gewonnen. Die Finanzierungsrunde unter Einbeziehung der früheren Investoren brachte dem Unternehmen zusätzlich 25 Millionen Euro Venture Capital ein. Mit dem Geld strebt Sunfire nun die Realisierung kommerzieller Multi-Megawatt- Projekte im Bereich Elektrolyse und Power-to-X an.

Quelle: Sunfire


 

ELEMENT EINS

Power to Liquid

Gasunie, TenneT und Thyssengas steigen in konkrete Planung für grüne Sektorkopplung mit Power-to-Gas ein

  • Strom- und Gasnetzbetreiber planen Bau einer 100 MW Power-to-Gas-Anlage in Niedersachsen
  • Anlage soll Sektoren Energie, Verkehr und Industrie koppeln
  • Power-to-Gas kann helfen das Stromnetz zu stabilisieren, die Abregelung von Windenergie zu begrenzen und künftigen Netzausbaubedarf zu begrenzen

 

Bayreuth, Dortmund, Hannover, 16. Oktober 2018.

„Nägel mit Köpfen“ wollen der Übertragungsnetzbetreiber TenneT und die Fernleitungsnetzbetreiber Gasunie Deutschland und Thyssengas bei der Kopplung von Strom- und Gasnetzen für die Energiewende machen. Die drei Netzbetreiber planen in Niedersachsen den Bau einer mit 100 Megawatt bis dato größten deutschen Power-to-Gas-Pilotanlage. In Betracht kommen Standorte im Bereich der TenneT-Umspannwerke Diele und Conneforde, in denen vor allem Offshore-Windstrom aus der Nordsee gesammelt und weiterverteilt wird.

Mit dem Pilotprojekt „ELEMENT EINS“ wollen die beteiligten Unternehmen erste Erfahrungen mit Power-to-Gas-Anlagen im industriellen Maßstab sammeln. Die Pilotanlage soll schrittweise ab 2022 ans Netz gehen und grünen Strom in Gas umwandeln, um so neue Speicherpotenziale für erneuerbaren Strom zu erschließen. Den Partnern geht es dabei um die umfassende Kopplung der Sektoren Energie, Verkehr und Industrie. So kann der in Gas umgewandelte Grünstrom nicht nur über bestehende Gasleitungen von der Nordsee ins Ruhrgebiet transportiert, sondern unter anderem auch über Wasserstoff-Tankstellen für Mobilität und über die Speicherung in Kavernen für die Industrie zur Verfügung stehen.

Der niedersächsische Umwelt- und Energieminister Olaf Lies sagte zu dem Projekt: „Das ist ein ganz wichtiges Signal für das Energieland Niedersachsen. Der Ausbau von Windenergie an Land und auf See schreitet voran. Allerdings dürfen wir die Energiewende nicht ausschließlich als Stromwende betrachten. Gerade der Sektorkopplung kommt eine herausragende Bedeutung zu. Ich begrüße es sehr, dass wichtige Player der Energiewende jetzt dabei aktiv werden. Das ist das richtige Signal. Einzelne Industrieunternehmen sind bereits am Thema Power-to-Gas dran. Wichtig ist es jetzt, dass wir industriepolitische Maßstäbe der Anlagen realisieren. Das ist hierbei der Fall. Gerade die Verbindung von Strom- und Gasnetz bietet große Entwicklungspotenziale. Aber auch die Nutzung des grünen Wasserstoffs für Mobilität, Wärme und Industrie bietet enorme Chancen. Wie dürfen nicht zu einseitig nur den Strombereich betrachten. Nur so erhalten wir eine Technikvielfalt und sind auch bei den engagierten Unternehmen breit aufgestellt.“

Die Partner haben das Projekt „ELEMENT EINS“ bereits dem Parlamentarischen Staatssekretär im Bundeswirtschaftsministerium, Thomas Bareiß (MdB), vorgestellt. Dieser zeigte sich hochinteressiert an dem Projekt: „Ich bin überzeugt, dass die Nutzung von erneuerbarer Energie als Wasserstoff eine wichtige Antwort auf noch offene Fragen der Energiewende sein wird“, so Bareiß. Er unterstütze daher die Initiative der drei Unternehmen ausdrücklich.

Für TenneT hat Power-to-Gas großes Potenzial, da so dem Stromnetz dringend benötigte Flexibilität zur Verfügung stehen kann. „Wir brauchen leistungsfähige Speichertechnologien, um das ambitionierte Ausbauziel für erneuerbare Energien 2030 zu realisieren. Wenn wir große Mengen an erneuerbarem Strom speichern können, entlasten wir das Stromnetz. Das hilft uns, die teure Abregelung von Windanlagen zu begrenzen und macht die Stromversorgung sicherer“, sagte Lex Hartman, Geschäftsführer von TenneT, und fügte hinzu: „Mehr Speicherung von grünem Strom bedeutet für die Zeit nach 2030 auch weniger zusätzlichen Netzausbau.“ Das innovative Projekt gehört zum umfangreichen Innovationsprogramm des Übertragungsnetzbetreibers, mit dem er Möglichkeiten untersucht, um mehr Flexibilität für den sicheren Netzbetrieb verfügbar zu machen.

„Wir müssen jetzt ‘Power-to-Gas geben‘, um unsere Klimaschutzziele in 2030 und 2050 tatsächlich auch erreichen zu können“, sagte Jens Schumann, Geschäftsführer der Gasunie Deutschland. „Gerade das Thema Sektorkopplung, mit dem eine intelligente Verbindung der Gas-, Strom-, Wärme- und Mobilitätsinfrastrukturen volkswirtschaftlich sinnvoll weiterentwickelt werden kann, bietet in diesem Zusammenhang ein großes, bislang noch nicht umgesetztes Potenzial. Der Power-to-Gas-Technologie kommt hier eine große Bedeutung zu, denn diese ermöglicht eine praktische Lösung für die Verbindung bislang getrennter Infrastrukturen.“

„Mit dem Bau einer Power-to-Gas-Großanlage ist auch klar, dass die Energiewende eine Ingenieursaufgabe werden muss, soll sie denn gelingen. Technische Innovationen und die sektorübergreifende Suche nach tragfähigen Engineering-Lösungen sind die entscheidenden Erfolgsfaktoren für die Energiewende. Wenn wir den Mut haben, unsere technischen Stärken hier zielgerichtet zusammenzuführen, dann werden wir am Ende auch erfolgreich sein. Für die profitable Entfaltung technischen Know-hows brauchen wir jetzt den nötigen Rahmen“, so Dr. Thomas Gößmann, Vorsitzender der Geschäftsführung der Thyssengas GmbH.

Power to Liquid

Hintergrund
Erneuerbare Energien speisen wetterabhängig ein und sind damit nicht immer verfügbar. Bis heute gibt es keine technisch und wirtschaftlich überzeugende Lösung zur Speicherung großer Mengen elektrischer Energie. Power-to-Gas kann hier einen Beitrag leisten, da entsprechende Anlagen regenerativen Strom in Gas (grüner Wasserstoff oder Methan) umwandeln, das über die Gasnetze transportiert oder gespeichert werden kann. Der in Gas umgewandelte regenerative Strom kann so in anderen Sektoren eingesetzt werden und damit dazu beitragen, die Energiewende zu beschleunigen.

Quelle: TenneT

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