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08.03.2019 | P2X

Nachhaltige Mobilität der Zukunft

Quelle: INERATEC
Integriertes Modul von INERATEC für die Synthese von klimaneutralen Kraftstoffen am Anlagenstandort am KIT, Karlsruhe.
Quelle: INERATEC

Um die Verkehrssektoren unabhängiger von fossilen Kraftstoffen zu machen, bieten sich synthetische Kraftstoffe als Alternative an. Schlüsseltechnologie für die Herstellung von synthetischen Kraftstoffen ist das Power-to-Liquid-Verfahren. Dabei werden das Treibhausgas CO2 und erneuerbar erzeugter Strom genutzt. Wie das funktioniert, zeigt ein neuer Demonstrator in Karlsruhe.

Bereits 2017 wurden mit der „Mobile Synthesis Unit“ von INERATEC in Finnland im SOLETAIR-Projekt VTT „aus Luft und Sonne“ die ersten 200 Liter synthetischer Kraftstoff hergestellt. In dem durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Kopernikus-Projekt P2X geht es um die Herstellung solcher Kraftstoffe in einem maximal effizienten Anlagenverbund. Zu diesem Zweck hat INERATEC gemeinsam mit der Climeworks AG, der Sunfire GmbH und dem Institut für Mikroverfahrenstechnik (IMVT) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) eine Power-to-Liquid Demonstrationsanlage aufgebaut. Diese kombiniert die Kerntechnologien der einzelnen Partner in Form einer modularen Verbundanlage: eine Direct-Air-Capture Anlage ermöglicht die Entnahme von CO2 direkt aus der Umgebungsluft, welches anschließend in der Co-Elektrolyse mit Wasser und erneuerbar erzeugtem Strom zu Synthesegas umgesetzt wird.

Die Synthese des erneuerbaren Kraftstoffs erfolgt anschließend in einer Fischer-Tropsch-Kompaktanlage. Zur Qualitätsoptimierung und zur Erhöhung der Ausbeute wurde im letzten Schritt eine Hydrocracking-Stufe des KIT-IMVT eingebaut. Diese vier Schritte ermöglichen eine maximale thermische und stoffliche Integration. Das heißt, eine optimale Umsetzung der Ausgangsstoffe zum Endprodukt. Abschließend wird zusammen mit dem Deutschen Zentrum für Luft und Raumfahrt in Stuttgart der Einsatz der synthetischen Kraftstoffe als e-Kerosin® geprüft. „Gemeinsam mit starken Partnern und unserem hochmotivierten Team haben wir die perfekten Voraussetzungen, das Projekt zu einem zukunftsweisenden Erfolg zu machen“, so Geschäftsführer Tim Böltken.

Besonders großes Potenzial bietet das Forschungsprojekt durch den modularen Charakter der Anlagen: die Komponenten können sowohl einzeln als auch im Verbund last- und produktflexibel betrieben werden. Die Schwelle für eine Realisierung ist durch das geringe Skalierungsrisiko deutlich niedriger als das einer chemischen Großanlage — und zudem auch geeigneter in Anbetracht des dezentralen Ansatzes, der bei der Gewinnung von erneuerbarem Strom verfolgt wird. Die Anlage kann dezentral installiert werden und ist somit einsetzbar, wo Solar-, Wind- oder Wasserkraft produziert werden.

Um für die Inbetriebnahme des Anlagenverbunds perfekt vorbereitet zu sein, wurde in den vergangenen Tagen die Integration des Anlagenteils von INERATEC am Standort des KIT abgeschlossen. Dabei konnten bereits die ersten Proben im Betrieb mit Flaschengas hergestellt werden. Die Vorbereitungen für die Kopplung laufen ebenfalls auf Hochtouren: im Testbetrieb werden Erfahrungen gesammelt bevor in den kommenden Monaten die Demonstration des Gesamtprozesses stattfindet.

Synthetische Kraftstoffe auch für den Flugverkehr

Die Herstellung eines klimaneutralen Kraftstoffes speziell für den Flugverkehr ist ein aktuelles Thema – sie betrifft die Zukunft der nachhaltigen Mobilität. Denn trotz der erheblichen Klimabelastung hat der Luftverkehr in den letzten Jahren stark zugenommen, Tendenz weiterhin steigend. Flüssigtreibstoffe sind aufgrund ihrer hohen Energiedichte in diesem Bereich weitestgehend unersetzbar.

Genau dieser Herausforderung nehmen sich INERATEC und das KIT im Kopernikus P2X-Projekt sowie besonders im PowerFuel Projekt an. Ziel des Verbundprojektes PowerFuel ist die Herstellung und Markteinführung von klimaneutralem Flugkraftstoff in einer PtL-Anlage im Energy Lab 2.0 des KIT. Hier werden CO2 und Sonnenenergie in „e-Kerosin®“ umgewandelt und auf die Eignung für die Verkehrseinführung geprüft.

Der Aufschwung im Bereich erneuerbarer Elektrizität führt zu einem weltweit wachsenden Interesse an Lösungen für die Stromspeicherung. Um diesem Interesse nachkommen zu können, bereitet INERATEC den Schritt in die Serienfertigung der chemischen Kompaktanlagen ab 2021 vor.

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