Inbetriebnahme Power-to-Liquid Anlage Kopernikus-P2X

PtX

Karlsruhe, 7. November 2019

Kick-Off Kopernikus-Projekt P2X – Phase 2

Das Kopernikus-Projekt P2X dient der Erforschung, Validierung und Implementierung von “Power-to-X”-Konzepten. Ziel des Kopernikus-Projektes ist es, neuartige Technologien zu entwickeln, mit welchen unter Einsatz von regenerativ erzeugtem Strom aus Wasser und CO2 stoffliche Energieträger und chemische Produkte für die Sektoren Verkehr und Chemie kostengünstig, zeitlich flexibel und auf die gesellschaftlichen Bedürfnisse abgestimmt hergestellt werden. „Power-to-X“-Technologien stellen einen Lösungsansatz hin zu einer erfolgreichen flächendeckenden Sektorenkopplung unter Ausnutzung der P2X-Wertschöpfungsketten dar.

Power-to-Liquid

CO2-arme PtL-Treibstoffe sind einer der wichtigsten Faktoren hin zu einer klimaschonenden Luftfahrt und gewinnen immer mehr an Bedeutung. Zur Zeit sind PtL-Fuels jedoch am Treibstoffmarkt nicht verfügbar. Umso mehr ist die zügige Entwicklung von PtL-Produktionsanlagen erforderlich. Das Kopernikus-Projekt P2X ist ein bedeutender Meilenstein am dem Weg dorthin.

Phase 1 – Konzeption

In der ersten Phase des Projekts wurde auf dem Gelände des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) im Campus Nord eine modulare P2X-Anlage auf der Basis eines 40-Zoll-Containers errichtet. Diese Anlage wurde nun am 7. November feierlich von den Projektbeteiligten in Betrieb genommen.

Die kompakte PtX-Anlage produziert aus dem Atmosphärengas Kohlendioxid (CO2), das mittels innovativer Technik aus der Umgebungsluft entnommen wird und aus intern durch Abwärme erzeugten Wasserdampf zunächst ein CO- und H2-haltiges Synthesegas mittels innovativer Hochtemperatur Co-Elektrolyse erzeugt. Anschließend erfolgt im Fischer-Tropsch-Reaktor die Umwandlung in Kohlenwasserstoffe aus denen schließlich die gewünschten synthetischen Treibstoffe destilliert werden.

 

PtX

PtX-Kompaktanlage der Phase 1 im KIT-Campus

Die PtX-Anlage der 1. Phase hat den Nachweis eindrucksvoll erbracht, dass es mit vorhandener Technologie möglich ist, klimaschonende synthetische Treibstoffe aus erneuerbaren Energiequellen dezentral zu gewinnen.

Damit ist das Tor weit geöffnet, weltweit dezentrale Produktionsanlagen für “grünen” Treibstoff insbesondere für die Luftfahrt zu errichten. Benötigt werden nur eine Quelle erneuerbarer Energien und Wasser. Die Atmosphäre steht dabei als aus menschlicher Sicht unerschöpfbare Quelle von CO2 zur Verfügung.

Aus dem klimaschädlichen Treibhausgas und Schadstoff CO2 wird somit ein wertvoller Rohstoff zur Treibstoffgewinnung, der in immer neuen Zyklen zur Verfügung steht.

 

PtX

Prof. Dr. Roland Dittmeyer, Leiter des Instituts für Mikroverfahrenstechnik am KIT

Die anwesenden Projektmitglieder, Pressevertreter und weitere Gäste konnten die PtX-Anlage persönlich in Augenschein nehmen. Prof. Dr. Dittmeyer, Mitglied im Lenkungskreis des Kopernikus-Projekts P2X erläuterte die Funktionsweise der Anlage und präsentierte Proben der bereits erzeugten PtL-Fuels.

Phase 2 – Optimierung

Nach erfolgreichem Abschluss der 1. Phase wird das P2X-Kopernikus-Projekt nun auf die nächste Entwicklungsebene gehoben. In Phase 2 soll die entwickelte Kompaktlösung auf eine PtL-Produktion von 200 Litern pro Tag hochskaliert werden (10 L/Tag in Phase 1). Die elektrische Anschlußleistung der Elektrolyse wird dabei bei 150kW liegen.

Diese Anlage kombiniert in größerem Maßstab wie bisher in Phase 1 die CO2-Gewinnung aus der Luft (Climeworks), die sogenannte Hochtemperatur Ko-Elektrolyse (Sunfire) zur Synthesegasherstellung, die anschließende Umwandlung des Synthesegases in flüssige Kraftstoffe (Ineratec) mit nachgeschaltetem Hydrocracking und Auftrennung in die unterschiedlichen Produkte, u.a. Kerosin Jet A1 (KIT IMVT).

Ziel ist es in dieser Phase 2, den Prototyp für ein effizientes, wärmeintegriertes und flexibles Verfahren zur dezentralen Kraftstoffsynthese, je nach Wunsch entweder Diesel oder Kerosin, aus erneuerbarem Strom und CO2 zu entwickeln. Der Wirkungsgrad soll dabei deutlich über 60% liegen. Die entsprechende PtX-Produktionsanlage wird wie in Phase 1 auf dem KIT-Campus errichtet. Auf dem als “Energy Lab 2.0” bezeichneten Areal wird ab sofort gebaut und einzelne Teilsysteme in Betrieb genommen. Die Entwicklungs- und Testphase dieser PtX-Anlage läuft bis Ende 2022.

Die Projektteilnehmer wurden am zweiten Tag der Veranstaltung im Rahmen eines Kick-Off-Meetings mit dem Fahrplan der 2. Phase vertraut gemacht. Daneben gab es Fachvorträge der Industriepartner Climeworks, Sunfire und Ineratec. Bereits im Januar wird das nächste Treffen der Projektbeteiligten stattfinden. Die Entschlossenheit der Teilnehmer, das Projekt sehr zügig anzugehen und die Überzeugung, ein erfolgreiches Ergebnis zu erzielen war deutlich zu spüren. Es lag Pioniergeist in der Luft.

Phase 3 – Demonstration

Um bereits in Phase 2 möglichst konkret werden zu können, werden Szenarien für den praktischen Einsatz von PtL-Produktionsanlagen insbesondere auch für die Luftfahrt untersucht. Hier tritt der Luftfahrtverband IASA e.V. auf den Plan. Die Luftfahrtexperten des gemeinnützigen Vereins werden geeignete Investoren und potenzielle Betreiber von kommerziellen PtL-Produktionsanlagen in Deutschland aus ihrem Netzwerk ansprechen und für das Projekt gewinnen. Im gleichen Zug wird IASA auch potenzielle Abnehmer des synthetischen Kerosins ansprechen. Sowohl die Business-Aviation als auch die kommerzielle Luftfahrt sollen so früh wie möglich gewonnen werden, um sich dann an der Demostrationsphase spätestens ab dem Jahr 2023 aktiv zu beteiligen.

Michael Wühle, IASA e.V.


Die International Association for Sustainable Aviation e.V. (IASA) setzt sich seit 2014 für den Einsatz von Power-to-Liquid-Treibstoffen in der internationalen Luftfahrt ein und betreibt hierzu eigene Projekte und Aktivitäten. Die IASA-Jahreskonferenz GREENER SKIES AHEAD am 19. November 2019 im Bonner Wissenschaftszentrtum steht auch in diesem Jahr im Fokus von PtL-Treibstoffen für eine nachhaltige Luftfahrt. Interessierte können sich noch unter www.iasaev.org oder über https://www.xing.com/events/greener-skies-ahead-gsa-2019-2053420 für die Konferenz anmelden.

Kopernikus-Projekt P2X

IASA: Nachhaltige Luftfahrt - Sustainable Aviation

2.09.2019 15:01

2. Roadmap des Kopernikus-Projektes P2X erschienen

Welchen Beitrag PtX-Produkte für die Energiewende leisten können, analysiert die 2. Roadmap des Kopernikus-Projektes P2X. Sie betrachtet sowohl technologische Fragestellungen als auch Aspekte von Nachhaltigkeit und sozialer Akzeptanz.

„PtX-Energieträger werden einen zentralen Beitrag für die Energiewende leisten können und müssen. Die Technologien müssen nun schnell in einem industriell relevanten Umfeld erprobt werden, um die Voraussetzung für einen großtechnischen Einsatz zu schaffen“, sagte Prof. Kurt Wagemann, Koordinator des Projekts P2X, anlässlich der Veröffentlichung der 2. Roadmap: „Optionen für ein nachhaltiges Energiesystem mit Power-to-X Technologien Nachhaltigkeitseffekte – Potenziale – Entwicklungsmöglichkeiten“ des Kopernikus-Projektes „Power-to-X“: Flexible Nutzung erneuerbarer Ressourcen (P2X).

Die Roadmap begleitet und bewertet die technologischen Entwicklungen im P2X-Projekt hinsichtlich ihres potenziellen Beitrages zur Energiewende. Dabei werden sowohl der technologische Fortschritt innerhalb des Projektes als auch die wechselnden Anforderungen für mögliche Anwendungsbereiche im Kontext der Energiewende berücksichtigt. Der Fokus der 2. Roadmap liegt auf der Frage der Entwicklungen bzgl. der Nachhaltigkeit der Verfahren und Produkte, ihrer techno-ökonomischen Bewertung und Aspekte der sozialen Akzeptanz. Darüber hinaus werden intensiv Aspekte der Systemkompatibilität und die Betrachtung von Potenzialen auf der Herstellungs- und Anwendungsseite diskutiert.

Die wesentlichen Aussagen sind:
• PtX-Produkte können nur dann zur Treibhausgasreduktion beitragen, wenn fast ausschließlich erneuerbarer Strom für ihre Herstellung verwendet wird.
• PtX-Produkte werden auch absehbar deutlich teurer als ihre fossile Referenz bleiben.
• Eine breite Markteinführung setzt eine zügige Weiterentwicklung und Erprobung im relevanten Umfeld voraus.
• Eine Einschätzung der Akzeptanz ist aufgrund des teilweise noch niedrigen technischen Entwicklungsstandes und damit einhergehenden geringen Sichtbarkeit schwierig.
• Für eine erfolgreiche Umsetzung müssen sich Angebot und Nachfrage parallel entwickeln. Dabei spielen regulatorische Rahmenbedingungen eine entscheidende Rolle.

Das Projekt entwickelt stoffliche Power-to-X-Technologien zur Herstellung synthetischer Chemieroh- und Kraftstoffe, um auf Basis erneuerbarer Energien im Kontext der Energiewende stoffliche Energieträger und Rohstoffe bereitzustellen.

Die 2. Roadmap ist elektronisch auf https://dechema.de/studien.html sowie den Webseiten der beteiligten Projektpartner verfügbar.
Gedruckte Exemplare sind auf Anfrage bei der DECHEMA Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V. (roadmap-p2x(at)echema.de) erhältlich.

Quelle: idw

Power to Liquid
Klimaschutz strategischer und internationaler entwickeln –Weltenergierat stellt Roadmap für grüne synthetische Kraftstoffe vor

Pressemitteilung 18.10.2018

  • Ehrgeizige Klimaziele sind ohne Power-to-X Kraftstoffe nicht denkbar – besonders im Verkehrssektor
  • Weltenergierat fordert mit Studie „Internationale Aspekte einer Power-to-X Roadmap“ den langfristigen Aufbau eines globalen PtX-Marktes ein
  • PtX ist industrie- und klimapolitisch eine große Chance für internationale Zusammenarbeit – die muss aber strategischer aus Deutschland heraus entwickelt werden

„Ambitionierte Klimaziele sind nur erreichbar, wenn erneuerbare Energien nicht allein direkt als Strom genutzt werden, sondern auch als Gas oder flüssiger Brennstoff speicherbar sind. Deshalb müssen wir uns viel systematischer mit der Entwicklung von synthetischen Kraftstoffen beschäftigen“, erklärt Carsten Rolle, Geschäftsführer des Weltenergierat-Deutschland, anlässlich der Vorstellung der Studie „Internationale Aspekte einer Power-to-X Roadmap“. „Sie werden die zweite Säule der Nutzung erneuerbarer Energien.“

Power to Liquid

Die Energiewende in Deutschland wird langfristig erhebliche Importe synthetischer Kraftstoffe aus dem Ausland erfordern, die aus erneuerbaren Energien erzeugt werden – sogenannten Power-to-X Produkten (PtX). Diese lassen sich in vielen Regionen der Welt aufgrund der besseren Standortbedingungen für erneuerbare Energien deutlich günstiger produzieren als hierzulande und anschließend exportieren. „Um internationale Zusammenarbeit anzustoßen, müssen wir aber mit diesen Ländern sprechen. Bislang sind unsere Erwartungen an die Rolle von PtX im Ausland zu wenig bekannt“, so Rolle weiter.
„Power-to-X wird nicht plötzlich da sein, seine Entwicklung braucht eine langfristige politische Strategie und eine schrittweise Skalierung.

Dazu sollen die vom Weltenergierat entwickelten Elemente einer Power-to X Roadmap beitragen“ erklärt Carsten Rolle.
Die Entwicklung eines globalen Marktes für Power-to-X aus Deutschland heraus ist eine industriepolitische Chance und klimapolitisch ein Schlüsselfaktor für ein CO2-freies Energiesystem. Der Bedarf an synthetischen Kraftstoffen kann langfristig sehr groß werden. Die hierfür benötigten Kapazitäten für Wasserstoffelektrolyseanlagen etwa können bis zu 3.000 bzw. 6.000 GW weltweit betragen. Bisher sind Elektrolyseanlagen mit einer Kapazität von lediglich rund 20 GW installiert.

Vielversprechende Partnerländer hat der Weltenergierat auf allen Kontinenten identifiziert. „Vorreiter wie Norwegen haben die technologische Umsetzung frühzeitig vollzogen und bereits erste Handelsbeziehungen aufgebaut“, nennt Rolle als Beispiel. „Mittelfristig stehen sogenannte ́Hidden Champions` wie Chile bereit, die über passende wirtschaftliche und regulatorische Rahmenbedingungen verfügen, um PtX-Projekte schnell zu entwickeln. Auch Länder wie Australien, Marokko und Saudi-Arabien verfügen über ausreichend Ressourcen, um zur Diversifizierung des Marktes beitragen.”

Voraussetzung für einen internationalen PtX-Markt ist die Weiterentwicklung der Technologie und eine schrittweise Skalierung, wodurch sich eine erhebliche Kostenreduktion realisieren ließe. Dies schließt auchgrößere Demonstrationsvorhaben und Erprobungen in Reallaboren und Modellregionen mit ein. Darüber hinaus ist die Schaffung von gleichen Wettbewerbsbedingungen für synthetische Kraftstoffe gegenüber konventionellen Brennstoffen aus Öl und Gas erforderlich.

Carsten Rolle weist auf den besonderen Wert der Zusammenarbeit hin: „Ohne eine stärkere internationale Kooperation wird eine Skalierung von PtX Technologien nicht gelingen. Umso wichtiger ist es daher, solche politischen Dialoge mit Partnerländern strategisch zu planen.“

PtX-Produkte sind eine CO2-freie Alternative zu den derzeitigen Energiequellen wie Öl und Gas und können in verschiedenen Sektoren wie Verkehr, Wärme, Industrie und der Stromerzeugung eingesetzt werden. Besonders beim Schwerlasttransport über lange Strecken, bei der Schifffahrt und bei der Luftfahrt gibt es bislang kaum CO2-freie Alternativen. PtX-Produkte spielen hier ihre Vorteile bei der Transportierbarkeit und der Energiedichte gegenüber Batterielösungen aus.

Die Studie, die Frontier Economics im Auftrag des Weltenergierat-Deutschland erstellt hat, ist online abrufbar unter: www.weltenergierat.de

Quelle: Weltenergierat – Deutschland e.V.

Klimafreundliche Kraft- und Brennstoffe können fast eine halbe Million neue Arbeitsplätze schaffen Studie

IASA: Nachhaltige Luftfahrt - Sustainable Aviation

Studie: Globale Win-win-Situation durch neue Energieträger

02.10.2018

Ein wachsender Weltmarkt für erneuerbare Kraft- und Brennstoffe, die Mineralöl und Erdgas zunehmend ergänzen, wird sich für die deutsche Wirtschaft und potenzielle Partnerländer sehr positiv auswirken. Nach Effizienzsteigerungen und dem Ausbau der inländischen Ökostrom-Erzeugung sind Importe erneuerbarer Energie aus Ländern mit günstigeren Produktionsbedingungen ein Standbein für eine zukünftige bezahlbare Energieversorgung in Deutschland. Die heimische Wirtschaft übernähme in einem globalen Markt für alternative Kraft- und Brennstoffe dann die Rolle eines Technologie-, Maschinen- und Anlagenexporteurs. Dadurch würden sich hierzulande zusätzliche Wertschöpfungseffekte von jährlich im Schnitt bis zu 36,4 Milliarden Euro sowie bis zu 470.000 neue Arbeitsplätze bis 2050 ergeben. Zu diesem Ergebnis kommt die Studie “Synthetische Energieträger – Perspektiven für die deutsche Wirtschaft und den internationalen Handel” von Frontier Economics und dem Institut der deutschen Wirtschaft (IW) Köln.

Will Deutschland seine klimapolitischen Ziele für 2050 erreichen, müssen Benzin, Diesel, Heizöl und Erdgas zunehmend treibhausgasneutral werden. Möglich wäre das durch die Herstellung und den Import erneuerbarer Kraft- und Brennstoffe. “Eine autarke Energieversorgung Deutschlands ist auch nach der Energiewende unrealistisch – das ergibt sich schon allein aus der faktisch begrenzten Standortverfügbarkeit für Anlagen zur erneuerbaren Stromerzeugung”, erklärt Dr. Jens Perner, Associate Director bei Frontier Economics und einer der Autoren der Studie.

Deutschland führt bei Schlüsseltechnologien

Zur Herstellung zunehmend treibhausgasneutraler Brenn- und Kraftstoffe können verschiedene Pfade genutzt werden. Derzeit sind biomassebasierte Produkte auf dem Markt erhältlich, die bereits heute Treibhausgasminderungen aufweisen. Durch den Einsatz von erneuerbarem Wasserstoff können Raffinerieprodukte mit weniger Treibhausgasemissionen produziert, aber auch biomassebasierte Produkte hydriert werden. Der Bedarf an erneuerbaren Kraft- und Brennstoffen wird weltweit allerdings derart groß sein, dass zukünftig auch synthetische Brenn- und Kraftstoffe aus regenerativ erzeugtem Wasserstoff und CO2 als Kohlenstoffquelle, auch Power-to-X (PtX) genannt, benötigt werden.

Großer Bedarf an industriellen Anlagen

Allein die weltweite Nachfrage nach PtX kann gemäß des in der Studie untersuchten Referenz-Szenarios bis zum Jahr 2050 Größenordnungen von 20.000 Terrawattstunden oder mehr erreichen – das entspräche in etwa der Hälfte der heutigen weltweiten Nachfrage nach Rohöl. Diese Menge würde einen großen Bedarf an industriellen Anlagen auslösen. Dazu gehören etwa Elektrolyseure zur Wasserstofferzeugung und Anlagen zur Herstellung flüssiger Kraft- und Brennstoffe. “Die PtX-Produktion würde überwiegend in Ländern stattfinden, die im Hinblick auf Wind- und Solarstromproduktion bessere Bedingungen als Deutschland bieten. Dennoch wirkt sie sich auch auf die heimische Wirtschaft positiv aus, da diese bei wichtigen Schlüsseltechnologien bereits heute führend ist”, so Perner.

Für Deutschland ergeben sich so laut Studie zusätzliche Wertschöpfungseffekte in Höhe von jährlich insgesamt rund 36,4 Milliarden Euro bis 2050. Im selben Zeitraum würden hierzulande insgesamt bis zu 470.000 neue Arbeitsplätze insbesondere im Maschinen- und Anlagenbau geschaffen. Ein wichtiger Beschäftigungseffekt, gerade im Hinblick darauf, dass im Zuge der Energiewende in Deutschland anderswo Arbeitsplätze wegfallen könnten.

“Durch den Aufbau neuer Industrien bieten sich aber auch für PtX-Erzeugerländer große Chancen. Gerade für entwicklungsbedürftige Regionen, aber auch für Schwellenländer, könnten sich dadurch neue Entwicklungsperspektiven ergeben”, so Perner. Zudem verschaffe der Export erneuerbarer Kraft- und Brennstoffe auch jenen Ländern eine zusätzliche Perspektive, die gegenwärtig vor allem fossiles Öl und Gas ausführen.

Zusätzliche Option für die Energiewende

Erneuerbare Kraft- und Brennstoffe sind ein wirksamer Lösungsbeitrag für den globalen Klimaschutz. Um deren ökonomische und ökologische Vorteile nutzen zu können, sind jedoch erhebliche Investitionen nötig. Diese Investitionen setzen langfristig verlässliche Rahmenbedingungen voraus. Die Studienautoren empfehlen daher eine rechtzeitige politische Weichenstellung. Aktuell ist zum Beispiel die Anrechnung erneuerbarer Kraftstoffe bei der CO2-Flottenregulierung für Pkw und Nutzfahrzeuge dringend geboten, wie auch Dr. Kurt-Christian Scheel, Geschäftsführer des Verbands der Automobilindustrie (VDA), meint: “Um die Energiewende zu meistern, brauchen wir technologieoffene Lösungen. Daher ist es wichtig, neben der Elektromobilität und anderen alternativen Antrieben auch den Einsatz erneuerbarer Kraftstoffe voranzutreiben. Die Politik sollte hierfür zügig für die passenden Voraussetzungen sorgen.”

Auftraggeber der Studie “Synthetische Energieträger – Perspektiven für die deutsche Wirtschaft und den internationalen Handel” sind: Institut für Wärme und Oeltechnik (IWO), MEW Mittelständische Energiewirtschaft Deutschland sowie UNITI Bundesverband mittelständischer Mineralölunternehmen. Die vollständige Studie sowie eine Kurzfassung sind auf den Websites der Verbände erhältlich: www.zukunftsheizen.de, www.mew-verband.de, www.uniti.de.

Quelle: Institut für Wärme und Oeltechnik e. V. (IWO)