{"id":66005,"date":"2019-08-30T07:23:53","date_gmt":"2019-08-30T05:23:53","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=66005"},"modified":"2021-09-09T21:27:19","modified_gmt":"2021-09-09T19:27:19","slug":"kohlendioxidneutrale-kraftstoffe-aus-luft-und-strom","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/kohlendioxidneutrale-kraftstoffe-aus-luft-und-strom\/","title":{"rendered":"Kohlendioxidneutrale Kraftstoffe aus Luft und Strom"},"content":{"rendered":"
\"2019_107_Kohlendioxidneutrale
Weltweit erste integrierte Power-to-Liquid (PtL) Versuchsanlage zur Synthese von Kraftstoffen aus dem Kohlendioxid der Luft. (Foto: Patrick Langer, KIT)<\/figcaption><\/figure>\n

Die Sektoren Strom und Mobilit\u00e4t zu verbinden, kann einige Herausforderungen der Energiewende bew\u00e4ltigen: \u00d6kostrom lie\u00dfe sich langfristig speichern, Kraftstoffe mit hoher Energiedichte w\u00e4ren kohlendioxidneutral nutzbar. Wie Sektorenkopplung aussehen kann, haben Forschungspartner des Kopernikus-Projektes P2X nun auf dem Gel\u00e4nde des Karlsruher Instituts f\u00fcr Technologie (KIT) gezeigt und die ersten Liter Kraftstoff aus Kohlendioxid, Wasser und \u00d6kostrom produziert. Sie integrierten in einer containerbasierten Versuchsanlage erstmals alle vier ben\u00f6tigten chemischen Prozessschritte zu einem kontinuierlichen Verfahren mit maximaler Kohlendioxidausnutzung und besonders hoher Energieeffizienz.<\/strong><\/p>\n

\u201eWind und Sonne versorgen uns weltweit mit einer ausreichenden Menge an Energie, aber nicht immer zur richtigen Zeit\u201c, beschreibt Professor Roland Dittmeyer vom KIT, Koordinator des Forschungsclusters \u201eKohlenwasserstoffe und langkettige Alkohole\u201c innerhalb des Kopernikus-Projektes Power-to-X (P2X), das Dilemma der Energiewende. \u201eZudem brauchen einige wichtige Verkehrssegmente wie Flug- oder Schwerlastverkehr auch langfristig Kraftstoffe, da diese eine hohe Energiedichte aufweisen.\u201c Daher liege es nahe, den bisher ungenutzten \u00d6kostrom in chemischen Energietr\u00e4gern zu speichern.<\/p>\n

Die notwendigen chemischen Prozessschritte haben nun die Partner Climeworks, Ineratec, Sunfire und KIT in einer kompakten Anlage zusammengeschlossen, den gekoppelten Betrieb erreicht und damit das Funktionsprinzip demonstriert. Die Technologiekombination verspricht die optimale Ausnutzung des eingesetzten Kohlendioxids und den gr\u00f6\u00dftm\u00f6glichen energetischen Wirkungsgrad, da die Stoff- und Energiestr\u00f6me intern recycelt werden. Die derzeitige Versuchsanlage kann rund zehn Liter Kraftstoff pro Tag produzieren. In der zweiten Phase des Kopernikus-Projektes P2X wird bald eine Anlage mit 200 Litern pro Tag entwickelt. Danach soll eine vorindustrielle Demonstrationsanlage im Megawattbereich, also mit rund 1 500 bis 2 000 Litern Produktionskapazit\u00e4t pro Tag, entstehen. Damit w\u00e4re es theoretisch m\u00f6glich, Wirkungsgrade von rund 60 Prozent zu erreichen, also 60 Prozent des eingesetzten \u00d6kostroms als chemische Energie im Kraftstoff zu speichern.<\/p>\n

Vier Schritte zum Benzin<\/h3>\n

Im ersten Schritt gewinnt die Anlage Kohlendioxid aus der Umgebungsluft in einem zyklischen Prozess. Die Direct-Air-Capture-Technologie von Climeworks, eines Spin-offs der ETH Z\u00fcrich, nutzt dazu ein speziell behandeltes Filtermaterial. Wie ein Schwamm nehmen die luftdurchstr\u00f6mten Filter Kohlendioxidmolek\u00fcle auf. Unter Vakuum und bei 95 Grad Celsius l\u00f6st sich das anhaftende Kohlendioxid wieder von der Oberfl\u00e4che und wird abgepumpt.<\/p>\n

Im zweiten Schritt erfolgt die gleichzeitige elektrolytische Spaltung von Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf. Diese sogenannte Co-Elektrolyse des Technologieunternehmens Sunfire produziert in einem einzigen Prozessschritt Wasserstoff und Kohlenstoffmonoxid, ein Synthesegas, welches die Grundlage f\u00fcr vielf\u00e4ltige Verfahren in der chemischen Industrie ist. Die Co-Elektrolyse mit einem hohen Wirkungsgrad kann im industriellen Ma\u00dfstab 80 Prozent des eingesetzten \u00d6kostroms chemisch im Synthesegas binden.<\/p>\n

Im dritten Schritt werden nach dem Fischer-Tropsch-Verfahren aus dem Synthesegas langkettige Kohlenwasserstoffmolek\u00fcle gebildet, die Rohprodukte f\u00fcr Kraftstoffe. Dazu liefert Ineratec, eine Ausgr\u00fcndung aus dem KIT, einen mikrostrukturierten Reaktor, der auf kleinstem Raum eine gro\u00dfe Oberfl\u00e4che bietet, um Prozessw\u00e4rme sicher abzuleiten und f\u00fcr andere Prozessschritte zu nutzen. Der Prozess l\u00e4sst sich auf diese Art leicht steuern, kann Lastwechsel gut verkraften und ist modular erweiterbar.<\/p>\n

Der vierte Schritt optimiert schlie\u00dflich die Qualit\u00e4t des Kraftstoffes und die Ausbeute. Diesen Teilprozess, das sogenannte Hydrocracken, hat das KIT in die Prozesskette integriert. Unter Wasserstoffatmosph\u00e4re spalten sich die langen Kohlenwasserstoffketten in Gegenwart eines Platin-Zeolith-Katalysators teilweise auf und ver\u00e4ndern somit das Produktspektrum hin zu mehr verwendbaren Kraftstoffen wie Benzin, Kerosin und Diesel.<\/p>\n

Besonders gro\u00dfes Potenzial bietet das Verfahren hinsichtlich seines modularen Charakters. Die Schwelle f\u00fcr eine Realisierung ist durch das geringe Skalierungsrisiko deutlich niedriger als bei einer zentralen, chemischen Gro\u00dfanlage. Das Verfahren kann dezentral installiert werden und ist somit dort einsetzbar, wo Solar-, Wind- oder Wasserkraft zur Verf\u00fcgung stehen.<\/p>\n

Kopernikus-Projekt \u201eP2X\u201c: Flexible Nutzung erneuerbarer Ressourcen<\/h3>\n

\u201ePower-to-X\u201c bezeichnet Technologien, die Strom aus erneuerbaren Quellen in stoffliche Energiespeicher, Energietr\u00e4ger und energieintensive Chemieprodukte umwandeln. Damit k\u00f6nnen Erneuerbare Energien in Form von ma\u00dfgeschneiderten Kraftstoffen f\u00fcr Kraftfahrzeuge oder in verbesserten Kunststoffen und Chemieprodukten mit hoher Wertsch\u00f6pfung genutzt werden. Im Rahmen des Kopernikus-Programms der Bundesregierung wurde f\u00fcr dieses komplexe Themenfeld mit dem Projekt \u201ePower-to-X\u201c (P2X) eine nationale Forschungsplattform aufgebaut. Insgesamt sind 18 Forschungseinrichtungen, 27 Industrieunternehmen sowie drei zivilgesellschaftliche Organisationen an P2X beteiligt. Innerhalb von zehn Jahren sollen neue technologische Entwicklungen bis zur industriellen Reife gebracht werden. In der ersten F\u00f6rderphase stehen Forschungsarbeiten zur kompletten Wertsch\u00f6pfungskette von elektrischer Energie bis zu stofflichen Energietr\u00e4gern und Produkten im Fokus.<\/p>\n

 <\/p>\n

Weitere Informationen<\/h3>\n

https:\/\/www.kopernikus-projekte.de\/projekte\/power-to-x\u00a0<\/a><\/p>\n

https:\/\/www.climeworks.com\/our-technology\/\u00a0<\/a><\/p>\n

https:\/\/www.sunfire.de\/de\/unternehmen\/news\/detail\/durchbruch-fuer-power-to-x-sunfire-nimmt-erste-co-elektrolyse-in-betrieb-und-startet-die-skalierung\u00a0<\/a><\/p>\n

https:\/\/ineratec.de\/p2x-kopernikusprojekt\/\u00a0<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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