{"id":139032,"date":"2024-02-13T07:11:00","date_gmt":"2024-02-13T06:11:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=139032"},"modified":"2024-02-12T10:54:51","modified_gmt":"2024-02-12T09:54:51","slug":"fortschrittliches-material-fur-die-solarkraftstofftechnologie-wenn-aus-sonnenlicht-treibstoff-wird","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/fortschrittliches-material-fur-die-solarkraftstofftechnologie-wenn-aus-sonnenlicht-treibstoff-wird\/","title":{"rendered":"Fortschrittliches Material f\u00fcr die Solarkraftstofftechnologie: Wenn aus Sonnenlicht Treibstoff wird"},"content":{"rendered":"\n\n
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\"Luftaufnahme
Luftaufnahme des Solarturms und des Spiegelfeldes des DLR, J\u00fclich. Das Spiegelfeld b\u00fcndelt die Sonnenstrahlung auf den Solarturm und heizt den Solarreceiver auf. \u00a9 Synhelion<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Es klingt fast m\u00e4rchenhaft: In einem hohen, Spiegel-besetzten Turm entstehen aus Wasser, CO2 und Sonnenlicht nachhaltige Kraftstoffe. Zu diesem Plan steuern Fraunhofer-Expertinnen und -Experten ihr Know-how in einem besonderen Projekt bei: \u00bbMaterial Advancements for Solar Fuels Technology\u00ab, kurz MAfoS hei\u00dft das Vorhaben, in dem ein Team kreativer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Zentrum f\u00fcr Hochtemperatur-Leichtbau HTL des Fraunhofer-Instituts f\u00fcr Silicatforschung ISC zukunftsweisende Materialien f\u00fcr die erste industrielle Solar-to-Fuel-Demonstrationsanlage entwickelt. Mit ihren Partnern arbeiten die Fachleute im Rahmen des europ\u00e4ischen F\u00f6rderprogramms Eurostars 3 an einem ganzheitlichen Konzept zur CO2-Reduktion und Speicherung erneuerbarer Energien in k\u00fcnstlichen Treibstoffen.\u00a0<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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\"Spinnen
Spinnen von Oxidkeramik-Fasern im Technikumsma\u00dfstab \u00a9 Fraunhofer HTL<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Ein Turm voller Energie<\/h3>\n\n\n\n

Tats\u00e4chlich existiert bereits eine Pilotanlage, die der Projektpartner Synhelion, ein Schweizer Start-up-Unternehmen, am Solarturm des Deutschen Zentrums f\u00fcr Luft- und Raumfahrt DLR in J\u00fclich betreibt. In dieser Solar-to-Fuel-Anlage werden aus Wasser und Kohlendioxid beziehungsweise Methan Treibstoffe hergestellt. Im Fokus der Experten steht dabei aktuell der Kraftstoff Kerosin. Die Anlage umfasst eine gro\u00dfe Fl\u00e4che mit Spiegeln, die Sonnenlicht b\u00fcndelt. Dieses wird in einem Turm in Hitze umgewandelt, welche \u00fcber ein Rohr in eine Reaktorkammer geleitet wird. Dort reagieren die so erhitzten Ausgangsprodukte miteinander und bilden den gew\u00fcnschten Treibstoff.\u00a0<\/p>\n\n\n\n

Um den Vorgang starten und den Turm f\u00fcr die Kraftstoffproduktion nutzen zu k\u00f6nnen, sind f\u00fcr die einzelnen Komponenten besondere Materialien erforderlich. Eine Herausforderung stellen die hohen Temperaturen in Kombination mit Wasserdampf dar: Am Sonnenstrahleneintrittsfenster sind sie mit bis zu 800 Grad Celsius noch vergleichsweise moderat. In den darauffolgenden Prozessschritten steigt die Temperatur auf bis zu 1500 Grad Celsius. F\u00fcr diese Bedingungen ist die Materialauswahl besonders anspruchsvoll, die konstruktiven L\u00f6sungen sind aufw\u00e4ndig. Neue, extrem widerstands-f\u00e4hige Hochleistungsbeschichtungen sollen diese in Zukunft erleichtern und mehr M\u00f6glichkeiten f\u00fcr die Konstrukteure schaffen.\u00a0<\/p>\n\n\n\n

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\"Rohre
Rohre aus dem oxidkeramischen Faserverbundwerkstoff O-CMC \u00a9 Fraunhofer HTL
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Know-how f\u00fcr Hochtemperaturwerkstoffe<\/h3>\n\n\n\n

An diesem Punkt setzt das Fraunhofer ISC Zentrum HTL mit seiner Material-Expertise f\u00fcr Leichtbau und Hochtemperaturwerkstoffe an. Sie entwickeln anorganische keramische Materialien als Schutzschichten f\u00fcr verschiedene Anlagenkomponenten und zuk\u00fcnftige Anwendungen. Die Materialien m\u00fcssen zahlreichen Anforderungen gerecht werden: So ist es von entscheidender Bedeutung, dass die Beschichtung am Eintrittsfenster anhaltend sonnenlichtdurchl\u00e4ssig und best\u00e4ndig gegen Wasserdampf ist. Zudem muss sie an den W\u00e4rmeausdehnungskoeffizienten der Glasscheibe angepasst sein, damit sie bei Temperaturwechseln nicht abplatzt. Mit den folgenden Prozessabschnitten und ihren stetig steigenden Temperaturen muss die Beschichtung hinsichtlich der W\u00e4rmeausdehnung stets an das jeweilige Tr\u00e4ger-Substrat angepasst und dabei dicht sein.<\/p>\n\n\n\n

\u00dcber diese Materialien hinaus entwickeln die Fraunhofer-Fachleute Tr\u00e4gerstrukturen aus Faserverbundkeramik f\u00fcr Rohrleitungen. Faserverbundkeramik ist schadenstoleranter als monolithische Keramik, doch die am Markt verf\u00fcgbaren Fasern tolerieren nur maximal 1200 Grad Celsius. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Fraunhofer HTL haben sich zum Ziel gesetzt, eine h\u00f6here Temperaturstabilit\u00e4t zu erreichen und die Anwendungstemperatur der Verst\u00e4rkungsfasern auf 1500 Grad Celsius zu erh\u00f6hen.<\/p>\n\n\n\n

Erfolgreich in der Zusammenarbeit <\/h3>\n\n\n\n

Einen ersten wichtigen Meilenstein haben die Forschenden bereits erreicht: die Beschichtung f\u00fcr das Sonnenstrahleneintrittsfenster. \u00bbHier war der sehr geringe W\u00e4rmeausdehnungskoeffizient die gro\u00dfe Herausforderung. Doch es ist uns gelungen, ein geeignetes Material zu identifizieren. Durch unsere Tests konnten wir nachweisen, dass es nicht nur besonders hitze-, sondern auch wasserdampfstabil ist. Es sch\u00fctzt das darunterliegende Material und ist transparent genug, um dauerhaft gen\u00fcgend Sonnenlicht passieren zu lassen\u00ab, freut sich MAfoS-Projektleiter Jonathan Maier.<\/p>\n\n\n\n

Im n\u00e4chsten Schritt wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler das Eintrittsfenster in realer Bauteilgr\u00f6\u00dfe beschichten, damit es bei Synhelion getestet werden kann. Gemeinsam mit einem weiteren Projektpartner, der Firma CeraFib, spezialisiert auf hochtemperaturbest\u00e4ndige Werkstoffe und Bauteile in Verbundbauweise, haben die Fachleute des Fraunhofer HTL zudem bereits erfolgreich Rohrleitungen aus Faser-verbundkeramik gefertigt. <\/p>\n\n\n\n

Begeistert zeigen sich die Experten des Fraunhofer HTL nicht nur vom Gesamtprojekt, sondern auch von dem Beitrag, den sie durch ihre Mitwirkung leisten k\u00f6nnen: \u00bbWir wollten schon immer mit unseren klassischen Fraunhofer-HTL-Themen, den Hochtem-peraturbeschichtungen und -werkstoffen wie auch den keramischen Fasern, in das Feld Erneuerbare Energien, Energieeffizienz, Power-to-X und Power-to-Fuel vorsto\u00dfen. In diesem Projekt treten wir den Beweis an, dass wir kundenorientiert und nah am Markt mit unserem fachlichen Know-how gerade auch f\u00fcr kleine und mittelst\u00e4ndische Unternehmen in diesem Bereich ein starker Kooperationspartner sind.\u00ab, freut sich Arne R\u00fcdinger, Leiter der Abteilung Keramikfasern am Fraunhofer HTL. Und Jonathan Maier erg\u00e4nzt: \u00bbDar\u00fcber hinaus ist es sehr sch\u00f6n, dass wir mit unserer Forschung einen so wichtigen Beitrag zur CO2-Reduzierung und damit zur nachhaltigen Transformation unserer Gesellschaft leisten k\u00f6nnen.\u00ab Einer Transformation, die dank des Engagements der MAfoS-Partner in greifbare Zukunft r\u00fcckt: Bereits 2024 soll Synhelions industrielle Solar-to-Fuel Demonstrationsanlage in Deutschland den Betrieb aufnehmen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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