Power-to-X-Technologien: Erneuerbaren Wasserstoff mit weniger Strom erzeugen

Power-to-X

ZSW erforscht Kombination von Biomasse-Verbrennung mit Hochtemperatur-Elektrolyse

Stuttgart, 26. Juli 2018

Der steigende Anteil von erneuerbarem Strom im Netz macht künftig Speicher erforderlich. Besonders vielversprechend ist die Umwandlung des fluktuierenden Ökostroms in chemische Energieträger oder Rohstoffe. Diese Power-to-X-Verfahren wollen Wis- senschaftler des Zentrums für Sonnenenergie- und Wasserstoff- Forschung Baden-Württemberg (ZSW) jetzt auf zwei Beine stellen:

Zu diesem Zweck planen sie, eine Hochtemperatur-Biomasseverbrennung mit einer Hochtemperatur-Elektrolyse zu kombinieren. Ziel ist ein reduzierter Strombedarf bei der Herstellung von erneuerbarem Wasserstoff – dem Ausgangsstoff für alle chemischen Power-to-X-Speichermedien. Insgesamt ist eine Halbierung des Stromeinsatzes möglich, so das ZSW. Die ersten Vorversuche verliefen erfolgreich. Eine positive Resonanz zum Projekt gibt es bereits.

Der Anteil erneuerbarer Energien am Stromverbrauch in Deutschland lag nach Angaben der Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen im Jahr 2017 durchschnittlich bei rund 36 Prozent. Kurzzeitig ist er deutlich höher: Am 1. Januar und am 1. Mai 2018 etwa schnellte er für jeweils einige Stunden auf 100 Prozent hoch, so die Informationsplattform SMARD der Bundesnetzagentur. Wenn 2030 nach dem Willen der Bundesregierung im Mittel 65 Prozent Ökostrom im Stromnetz fließen sollen, wird das Angebot immer öfter auf das Doppelte oder mehr der Stromnachfrage steigen. Damit der Strom dann für das Energiesystem nutzbar gemacht werden kann, bedarf es intelligenter Konzepte zur Umwandlung.

Power-to-X: Im Zentrum steht Wasserstoff

Einen vielversprechenden Lösungsansatz für langfristige Speicherauf- gaben bietet Power-to-X. Darunter sind alle jene Verfahren zu verstehen, die Ökostrom in chemische Energieträger für die Stromspeicherung, in strombasierte Kraftstoffe für die Mobilität oder Rohstoffe für die chemische Industrie umwandeln. Mit Power-to-X lassen sich bei- spielsweise Wasserstoff für Brennstoffzellenfahrzeuge, Methan für Erdgasautos, Kerosin für Flugzeuge, verflüssigtes Methan (LNG) für Schiffe oder Basischemikalien für die Chemieindustrie herstellen – und zwar klimafreundlich.

Wasserstoff, dient als Ausgangsstoff für alle Power-to-X-Technologien. Durch die Kombination von Hochtemperatur-Elektrolyse und Oxyfuel-Verbrennung will das ZSW den erneuerbaren Wasserstoff nun mit einem geringeren Strombedarf herstellen.

Wärme für die Elektrolyse, Sauerstoff für die VerbrennungBei der Hochtemperatur-Elektrolyse kann im Unterschied zur alkalischen oder PEM-Elektrolyse der Strom als Einsatzenergie zu einem erheblichen Anteil durch Hochtemperaturwärme ersetzt werden. Das Oxyfuel-Verfahren liefert der Elektrolyse durch die Verbrennung mit Sauerstoff die nötige Hochtemperaturwärme und das effizienter als bei Verbrennungsverfahren mit Luft. Als Brennstoff nutzen die Forscher etwa Holz oder Biomassereststoffe.

Die Elektrolyse wiederum erzeugt den für die Hochtemperaturverbrennung notwendigen Sauerstoff, der sonst mit erheblichem Energieaufwand bereitgestellt werden muss. „Mit dieser Technologie wollen wir einen Kubikmeter Wasserstoff aus 2,5 Kilowattstunden Strom erzeugen“, erklärt Dr. Michael Specht, Leiter des ZSW-Fachgebiets „Regenerative Energieträger und Verfahren“. Heutige Elektrolyseure benötigten in der Regel etwa doppelt so viel elektrische Energie.

In einem weiteren Schritt möchten die Forscher das „grüne“ Kohlendioxid aus der Oxyfuel-Verbrennung mit dem Wasserstoff aus der Elektrolyse in einen kohlenstoffhaltigen Energieträger (etwa Methan) oder in Basischemikalien (beispielsweise Methanol) umwandeln. Der Kohlenstoff-Nutzungsgrad ist bei diesem Vorgehen hoch. Die Technologie ist zudem kohlendioxidneutral. Das Vorgehen spart auch Energie, da Kohlendioxid zum Beispiel nicht extra aus einem Rauchgas abgetrennt werden muss.

Zwei Reaktorkonzepte erforschen

Um sein Ziel zu verwirklichen, untersucht das Forscherteam zwei Reaktor-Konzepte und vergleicht diese miteinander: einen Wirbelschichtreaktor sowie einen FLOX-Brenner (flammenlose Oxidation). Es soll ein sauerstoffarmer Abgasstrom erzeugt werden, der einerseits Hochtemperaturwärme für die Elektrolyse und andererseits Kohlendioxid für die folgende Synthese bereitstellt. Erste Versuche zur Oxyfuel-Verbrennung von Erdgas im FLOX-Brenner lieferten ein heißes Abgas, das gut geeignet ist für eine anschließende Kraftstoff-Synthese.

Parallel wird der neue Power-to-X-Pfad mit Hilfe von Prozess-Simulationen bewertet. Das Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS) des KIT attestierte dem ZSW-Konzept in ersten Analysen ein erhebliches Kohlendioxid-Senkungspotenzial bei relativ geringem Gesamtenergiebedarf.

Derzeit stellen die ZSW-Wissenschaftler einen Versuchsstand fertig, um die Kombination der beiden Technologien zu untersuchen. „Für unser Vorhaben wollen wir auch Industriepartner aus der Hochtemperatur-Elektrolyse-Entwicklung gewinnen“, erläutert Specht.

Power-to-X

Derzeit wird der Versuchsstand am ZSW aufgebaut. (Foto ZSW)

Power-to-X

Förderung durch Bundesforschungsministerium

Das Forschungsprojekt ist zunächst auf drei Jahre angelegt. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Projekt mit gut 900.000 Euro (Förderkennzeichen 03SFK2C0). Das Vorhaben beruht auf der Arbeit des ZSW im Kopernikus-Projekt Power-to-X des BMBF, mit einer geplanten Laufzeit von 10 Jahren: www.kopernikus- projekte.de/projekte/power-to-x

Quelle: Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW)


 

Allgäu Airport Memmingen veröffentlicht Nachhaltigkeitsbericht 2018

nachhaltige Luftfahrt

Füreinander – Miteinander – Mehr erreichen

Der Allgäu Airport Memmingen hat seinen ersten Nachhaltigkeitsbericht “Füreinander Miteinander Mehr erreichen” veröffentlicht. Bereits der Titel zeigt das Bekenntnis des Flughafenbetreibers zur Verantwortung gegenüber allen Anspruchsgruppen des Airports und den Willen, dieser Verantwortung im Geiste der Nachhaltigkeit gerecht zu werden. Aus den Anfangsbuchstaben leitet sich mit FMM auch noch das gängige Kürzel des Allgäu Airports Memmingen (Flughafen Memmingen GmbH) ab.

Nachhaltige Unternehmensführung

Der Geschäftsführer des Allgäu Airports, Ralf Schmid, unterstreicht ganz am Anfang des Nachhaltigkeitsberichts die auf Nachhaltigkeit ausgerichtete Unternehmensführung des Airports. “Eine intakte Umwelt ist die Basis unseres Tuns und die Zukunft unserer Kinder.”

Als wesentliche Grundlage für das erfolgreiche Nachhaltigkeitsmanagement des Airports sieht Schmid die erfolgreiche Nachhaltigkeitszertifizierung durch die International Association for Sustainable Aviation (IASA e.V.). Ralf Schmid schließt sein Eingangsstatement zur Erstveröffentlichen des Nachhaltigkeitsberichts mit dem Satz “Das … von IASA e.V. verliehene IASA-Siegel bestätigt auf der Basis einer umfassenden, von neutralen Auditoren durchgeführten Prüfung das erfolgreiche Bemühen des Flughafen Memmingen um mehr Nachhaltigkeit.”

Nachhaltigkeitsbericht – Verantwortung auf drei Säulen

Der Nachhaltigkeitsbericht des Allgäu Airports greift das 3-Säulenmodell der Nachhaltigkeitsmethodik auf und ist demzufolge in eine ökologische, eine ökonomische und eine soziale Dimension strukturiert.

Auf übersichtlichen 60 Seiten werden die Maßnahmen und die Herausforderungen in den drei Säulen beschrieben. Energiemanagement, Wassermanagement und Umweltmanagement bilden den Anfang des Berichts. Die zusätzlich geplanten ökologischen Maßnahmen im Zuge des Flughafenausbaus beenden diesen Berichtsteil.

Angaben und Berichte zu Abfallmanagement und Recycling, Lärmmanagement, Ressourceneffizienz sind die folgenden Kernthemen. Daten und Fakten zur “Jobmaschine Flughafen”, zum sozialen Engagement des Airports für die Tafel Memmingen und zur Stärkung des Wirtschafts- und Tourismusstandort Allgäu und die Rolle des Flughafens Memmingen hierzu, runden den Nachhaltigkeitsbericht ab.

Ganz am Ende des Berichts wird das Nachhaltigkeitsprogramm des Airports im ökologischen, ökonomischen und sozialen Bereich tabellarisch dargestellt und dabei der Erfüllungsgrad jeder einzelnen Maßnahme visualisiert. Der Leser kann damit zukünftig die jeweiligen Fortschritte mitverfolgen.

Nachhaltigkeitsbericht

Nachhaltigkeitsbericht 2018 des Allgäu Airports Memmingen

Fazit: Immer mehr Unternehmen in der Luftfahrtbranche erkennen, dass eine konfliktfreie, umweltgerechte und positive Entwicklung der Luftfahrt nur mit einem nachhaltigen Unternehmensmodell zu erreichen ist, das nicht einseitig auf die finanziellen Aspekte blickt, sondern alle Bereiche berücksichtigt, auf die das Unternehmen Einfluss hat.

Die Veröffentlichung des ersten Nachhaltigkeitsberichts des Allgäu Airports Memmingen und die darin sichtbare Erfolgsstory wird dazu beitragen, dass sich weitere Unternehmen aus der Luftfahrtbranche in Richtung Nachhaltigkeit orientieren.

Der hier vorgestellte Nachhaltigkeitsbericht kann über diesen Link bezogen werden: Nachhaltigkeitsbericht 2018 – Allgäu Airport Memmingen

Autor: Michael Wühle – IASA e.V.


 

Bedeutung flüssiger Energieträger für die Energiewende

IASA: Nachhaltige Luftfahrt - Sustainable Aviation
Energiewende | Donnerstag, 07.06.2018

Flüssige Energieträger wie Benzin werden weiterhin benötigt. Eine nahezu treibhausgasneutrale Alternative zu fossilen Flüssigkeiten sind „E-Fuels“. Ihre Perspektiven in der Energiewende hat Prognos für die Verbände der Mineralölwirtschaft untersucht.

©iStock – GAPS

Treibhausgasneutrale flüssige Energieträger können erzeugt werden, indem erneuerbarer Strom mit Hilfe von Elektrolyse-Wasserstoff und Kohlenstoff in einen flüssigen Energieträger (Power-to-Liquid, PtL) umgewandelt wird. Der Kohlenstoff kann etwa aus der Luft oder aus Biomasse gewonnen werden (Power-and-Biomass-to-Liquid, PBtL). Diese sogenannten E-Fuels sind für eine weitgehend klimaneutrale Energieversorgung aus heutiger Sicht unverzichtbar.

Zudem könnten sie in Zukunft aus Sicht der Verbraucher in bestimmten Anwendungen preislich mit treibhausgasneutralen Strom-Angeboten konkurrieren – und wären anschlussfähig an die heute vorhandene Infrastruktur.

Zu diesem Ergebnis kommt eine Studie im Auftrag der Verbände der Mineralölwirtschaft, die Prognos zusammen mit Fraunhofer UMSICHT und dem Deutschen Biomasseforschungszentrum (DBFZ) erstellt hat.

PtL-Treibstoff

Schematische Darstellung des Fischer-Tropsch-Verfahrens zur Erzeugung von PtL (Quelle: Darstellung aus der Studie)

Prognos hat den zukünftigen Bedarf an flüssigen Energieträgern in zwei Szenarien abgeschätzt. Dabei wurde von einem begrenzten Ausbau erneuerbarer Energien im Inland und einer nur „wie bisher“ wachsenden Energieeffizienz ausgegangen.

Das Ergebnis: Im Jahr 2050 benötigt allein der internationale Luft- und Schiffsverkehr Deutschlands ca. 550 Petajoule Energie. Wird PtL als Lösungsstrategie in allen Sektoren eingesetzt, werden bis zu 2000 Petajoule gebraucht. Weitere rund 500 Petajoule könnten Rohstoff für die Chemie sein.

Zusammen entspricht das rund 60 Millionen Tonnen klassischer Raffinerieprodukte. Zum Vergleich: Der heutige Mineralölabsatz in Deutschland liegt bei rund 110 Millionen Tonnen (2016). Die nachfolgende Abbildung zeigt für das Szenario PtX 95 mit ambitioniertem Klimaschutz (Reduktion der Treibhausgase um 95 %), wie hoch der Bedarf an PtL ausfallen könnte.

Energiebedarf der Luftfahrt bis 2050

1 PJ (Petajoule) = 1012 Kilojoule (Quelle der Grafik: Abbildung aus der Studie)

Da PtL-Energieträger gut speicher- und transportierbar sind, können sie in den sonnen- und windreichen Regionen der Welt – günstiger als in Deutschland – erzeugt werden. Für synthetisches Rohöl, das mit PtL-Technologie im Ausland gewonnen wird, erwarten die Autoren im Jahr 2050 inflationsbereinigt Produktionskosten von ca. 1,30 Euro pro Liter. Unter sehr günstigen Bedingungen wären auch 70 Cent pro Liter erreichbar.

Damit kann PtL für Verbraucher je nach Anwendung gegenüber rein strombasierten Lösungen auch preislich wettbewerbsfähig sein. Voraussetzung hierfür ist ein groß-industrieller Einstieg in die PtL-Technologie, damit die in der Studie angenommenen Lerneffekte erzielt und Kosten gesenkt werden können. Zudem sollte PtL zudem so effizient wie möglich eingesetzt werden.

Erheblicher Kapitaleinsatz und internationale Kooperationen nötig

Um diese Vorteile der flüssigen Energieträger für die deutsche Energiewende nutzbar zu machen, sind aber zwei komplexe und kapitalintensive Vorhaben nötig: Der Bau von großen Wind- sowie Solarparks einerseits und andererseits die Errichtung von integrierten Produktionsanlagen aus Kohlendioxid-Abscheidung, ggf. Meerwasserentsalzung, Elektrolyse und Synthese. Hierzu bedarf es erheblichen Kapitaleinsatzes und internationaler Kooperation.

Roadmap für die Markteinführung

Zu Markteinführung empfehlen die Studienautoren unter anderem eine Roadmap zu entwickeln, Forschungs- und Entwicklungskapazitäten auszubauen und einen allmählichen, aber stetigen Markthochlauf anzustreben. Hierfür seien – je nach Phase – verschiedene regulatorische und ökonomische Maßnahmen und Instrumente geeignet und notwendig.

Unternehmen und Wissenschaft sind gefragt, Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen zu erhöhen und Optionen zu entwickeln. Insbesondere die Kohlendioxidabscheidung aus der Luft, die Elektrolyse und Synthese sind wichtige Forschungsfelder.

Hintergrund

E-Fuels basieren auf Power-to-Liquid (PtL)-Technologien. Dabei wird Strom aus erneuerbaren Energien mithilfe von Elektrolyse-Wasserstoff und einer Synthese mit Kohlenstoff in flüssige Energieträger umgewandelt. Dabei handelt es sich um die derzeit aussichtsreichsten Verfahren, um flüssige Energieträger großindustriell treibhausgasneutral zu produzieren.

Wie sich schrittweise CO2-neutrale flüssige Energieträger herstellen lassen, zeigt der Zwischenbericht der Untersuchung auf.

Zur Studie

Quelle: Prognos


 

Handlungsempfehlung: Power-to-Liquid-Technologien schaffen

Power-to-Liquid
 BERLIN

dena-Leitstudie Integrierte Energiewende: Deutschland braucht klares Klimaziel 2050

Zielkorridor von 80 bis 95 Prozent weniger CO2-Emissionen ist mit verschiedenen Szenarien erreichbar / Starke Steigerung bei Energieeffizienz und erneuerbaren Energien nötig / Synthetische Kraft- und Brennstoffe ergänzen Elektrifizierung / Kuhlmann: „Integrierte Energiewende braucht integrierte Politikkonzepte. Es gibt gute Gründe, die Gestaltung der Energie- und Klimaschutzpolitik neu zu betrachten.“

„Eine sektorübergreifende, systemische Betrachtung möglicher Transformationspfade führt zu anderen Ergebnissen, als eine sektorspezifische. Bei der Ausrichtung der Energie- und Klimaschutzpolitik muss das berücksichtigt werden. Die dena-Leitstudie ist dafür eine gute Grundlage“, sagte Andreas Kuhlmann, Vorsitzender der dena-Geschäftsführung, bei der Vorstellung der dena-Leitstudie am Montag in Berlin. „Unsere Szenarien zeigen: Nicht alles, was auf den ersten Blick als naheliegende Lösung erscheint, führt unter Berücksichtigung der Wechselwirkungen mit anderen Sektoren zum gewünschten Ziel. Daraus folgt auch: Es reicht nicht, heute nur über die Klimaziele 2030 zu diskutieren. Abhängig vom Ambitionsniveau für das Jahr 2050, sieht schon 2030 sehr unterschiedlich aus. Und die Ziele für das Jahr 2030 werden mit Sicherheit verfehlt, wenn nicht bereits in dieser Legislaturperiode entsprechende Maßnahmen auf den Weg gebracht werden. Eine Konkretisierung der Ziele ist für Unternehmen und für die Gestaltung des politischen Rahmens dringend geboten. Die dena-Leitstudie ist eine Einladung an Politik, Gesellschaft, Wirtschaft und Wissenschaft, die notwendige Debatte zügig zu führen und Entscheidungen zu treffen. Wenn wir es gemeinsam angehen, können wir praktikable und breit akzeptierte Lösungen finden und die Energiewende als gesamtgesellschaftliches Projekt zum Erfolg führen.“

Technologiemixszenarien sind robuster und führen zu geringeren Mehrkosten

Die dena hat zusammen mit ihren Studienpartnern vier praxisnahe Szenarien erarbeitet, die Reduktionsziele von entweder 80 oder 95 Prozent bis 2050 erreichen: zwei Elektrifizierungsszenarien gehen davon aus, dass der Verbrauch in den Sektoren Gebäude, Industrie und Verkehr weitestgehend mit Strom gedeckt wird, zum Beispiel durch verstärkten Einsatz von Wärmepumpen, strombasierten Produktionsanlagen und Elektroantrieben; zwei Technologiemixszenarien gehen davon aus, dass ein breiteres Spektrum an Technologien und Energieträgern zum Einsatz kommt, darunter mehr gasförmige und flüssige Kraft- und Brennstoffe, die mithilfe von erneuerbaren Energien synthetisch erzeugt werden. Ein Referenzszenario, das die aktuellen Rahmenbedingungen ambitioniert fortschreibt, reduziert die Emissionen hingegen nur um 62 Prozent.

Die Technologiemixszenarien erweisen sich im Vergleich als robuster, weil sie stärker auf bestehende Infrastrukturen aufbauen und auf mehr gesellschaftliche Akzeptanz stoßen. Sie sind flexibler und können neue Technologieentwicklungen besser integrieren. In den Elektrifizierungsszenarien sind dagegen mehr Flächen für den Ausbau von Wind- und Solaranlagen und ein stärkerer Ausbau des Stromnetzes erforderlich. Der Gebäudebestand muss stärker energetisch saniert werden, um mehr Wärmepumpen effizient nutzen zu können. Insgesamt sind die Transformationspfade mit einem breiten Technologie- und Energieträgermix bis 2050 unter den getroffenen Annahmen um bis zu 600 Milliarden Euro kostengünstiger als solche, die verstärkt auf strombasierte Anwendungen setzen.

Andreas Kuhlmann betonte, dass es bei der Energiewende weniger um Kosten als um Investitionen in die Zukunft gehe: „Energiewende und Klimaschutz sind gesamtgesellschaftliche Fortschrittsprojekte von enormer Tragweite und Komplexität. Wenn wir eine Energiewende wollen, die möglichst wirtschaftlich ist und von der Gesellschaft getragen wird, sollten wir heute marktorientierte Rahmenbedingungen für einen breiten Technologiemix schaffen. Nur so werden wir die vielfältigen Potenziale unterschiedlicher Technologien ausreichend nutzen können. Das ist Grundvoraussetzung für die Erreichbarkeit der Ziele.“

Die Klimazielszenarien: Elektrifizierung und Technologiemix jeweils mit 80- oder 95-Prozent-Klimaziel

Mehr Tempo bei Energieeffizienz und erneuerbaren Energien

Für alle Klimazielszenarien gilt: Die Steigerung der Energieeffizienz und der Ausbau der erneuerbaren Energien sind Grundvoraussetzungen für den Erfolg. In beiden Bereichen reicht das bisherige Tempo nicht aus. Bei einem jährlichen Wirtschaftswachstum von einem Prozent rechnet die dena-Leitstudie mit einer Reduzierung des Endenergieverbrauchs bis 2050 im Vergleich zu 2015 um bis zu 64 Prozent im Gebäudesektor, bis zu 52 Prozent im Verkehr und bis zu 18 Prozent in der Industrie. Vor allem in der Industrie macht sich bemerkbar, dass die Energieeffizienz zwar deutlich zunimmt, gleichzeitig aber das Wirtschaftswachstum zu einer höheren Nachfrage führt.

Bei den erneuerbaren Energien setzt die dena-Leitstudie darauf, dass der Ausbau von Windenergie an Land und Photovoltaik schneller vorangeht als bisher geplant. Allein für diese beiden Technologien ist ein jährlicher Nettozubau von 6 bis 7,6 Gigawatt erforderlich. Das ist ein großer Unterschied zum gesetzlich vorgesehenen Ausbaukorridor von jährlich 5,4 Gigawatt brutto: 2,9 Gigawatt für Windenergie an Land, 2,5 Gigawatt für Photovoltaik. Eine Herausforderung wird es sein, freie Flächen für den Ausbau von Windkraftanlagen an Land zu finden. Umso wichtiger könnte ab 2030 der Ausbau der Windenergie auf See werden.

Dritte Säule: synthetische, erneuerbare Kraft- und Brennstoffe

In allen Klimazielszenarien spielen synthetische, erneuerbare Kraft- und Brennstoffe eine wichtige Rolle. Je nach Szenario decken sie im Jahr 2050 einen Bedarf von 150 bis 908 Terawattstunden. Damit schließen sie die Lücke, die nicht durch Energieeffizienz oder die direkte Nutzung von Strom aus erneuerbaren Energien abgedeckt werden kann, insbesondere, wenn an anderer Stelle nicht die erwarteten Ziele erreicht werden, etwa beim Ausbau von Windkraft an Land, bei der Sanierung von Gebäuden oder bei der Elektrifizierung des Schwerlastverkehrs.

Der erneuerbare Wasserstoff und die auf ihm aufbauenden Energieträger wie Methan und synthetische Öle machen es möglich, erneuerbaren Strom zu speichern und international zu handeln. Die dena-Leitstudie rechnet damit, dass Deutschland seinen Bedarf zum großen Teil mit Importen decken wird – zum Beispiel aus Nordafrika, weil dort die Produktionskosten günstiger und die Flächenpotenziale größer sind. Aber auch Deutschland hat Potenziale, die stärker genutzt werden sollten. Um die Entwicklung des Marktes anzustoßen, sollte Deutschland bis 2030 Kapazitäten für die Herstellung von erneuerbarem Wasserstoff im Umfang von 15 Gigawatt aufbauen.

Stakeholderdialog soll Grundlagen der Versorgungssicherheit klären

Eine besondere Herausforderung ist die Gewährleistung der Versorgungssicherheit in einem weitgehend auf erneuerbaren Energien basierenden Stromsystem. Trotz Energieeffizienz werden die nachgefragte Strommenge und die Spitzenlast bis 2050 in den Klimazielszenarien weiter steigen. Gründe dafür sind das anhaltende Wirtschaftswachstum und die zunehmende Elektrifizierung in den Verbrauchssektoren. Zusätzlicher Handlungsbedarf entsteht, weil durch den Atomausstieg und den absehbaren Rückgang der Kohlekraft in wenigen Jahren deutlich weniger wetterunabhängige Kraftwerkskapazitäten zur Verfügung stehen.

Zur Deckung der gesicherten Leistung – also der Leistung, die jederzeit verfügbar sein muss – kommen verschiedene Optionen infrage. In der dena-Leitstudie übernehmen Gaskraftwerke, die zunehmend erneuerbare Brennstoffe nutzen, in allen Szenarien einen Großteil der gesicherten Leistung, allerdings nur mit relativ wenig Betriebsstunden. Hinzu kommen Speicher, Laststeuerung (Demand Side Management), erneuerbare Energien und Stromimporte. Die Herausforderungen und Optionen werden von betroffenen Akteuren sehr unterschiedlich eingeschätzt. Um rasch zu einem gemeinsamen Verständnis zu gelangen, empfiehlt die dena-Leitstudie der Bundesregierung, einen eigenen Dialogprozess zu den Grundlagen der Versorgungssicherheit im zukünftigen Energiesystem einzurichten.

Für die Nutzung von Kohle hat die dena-Leitstudie in ihrer Modellierung kein festes Ausstiegsdatum vorgegeben. Die Kohleverstromung geht in den Klimazielszenarien bis 2030 um die Hälfte zurück und bis 2050 komplett aus dem Markt, weil neue Rahmenbedingungen die Vermeidung von CO2-Emissionen belohnen.

Integrierte Energiewende erfordert integrierte Politikkonzepte

Die dena-Leitstudie arbeitet mit dem Leitbegriff der integrierten Energiewende. Ziel dabei ist es, die Energiewende als Ganzes zu betrachten, die verschiedenen Technologien, Infrastrukturen und Märkte aus den Sektoren Energie, Industrie, Gebäude und Verkehr aufeinander abzustimmen und in einem intelligenten Energiesystem zusammenzubringen. Die dena-Leitstudie hat diesen sektorübergreifenden, systemischen Ansatz in einem breiten Partnerkreis angewandt und dabei die Klimaziele für das Jahr 2050 (80 bis 95 Prozent CO2-Reduzierung), vor allem aber auch für das Jahr 2030 (55 Prozent CO2-Reduzierung) vorgegeben.

„Unser gemeinsames Ziel war es, die systemischen Zusammenhänge besser zu verstehen, die bestmöglichen Transformationspfade zur Erreichung der Klimaziele zu identifizieren sowie Hinweise und Handlungsempfehlungen zu geben“, betonte Andreas Kuhlmann. „Zugleich wollten wir Marktkenntnisse und Kompetenzen derjenigen berücksichtigen, die die Transformationsprozesse mit ihren Unternehmen am Ende gestalten müssen. Diese integrierende Bottom-up-Sicht brauchen wir, um die integrierte Energiewende zu gestalten und neue, integrierte Politikkonzepte zu entwickeln, die auch die internationalen Zusammenhänge berücksichtigen. Das System von Steuern, Abgaben und Umlagen im Energie- und Klimaschutzbereich ist verkrustet. Wir brauchen klare Zielvorgaben und marktorientierte Rahmenbedingungen, aufbauend auf Innovation, Wettbewerb und Unternehmergeist. Damit können wir den bestmöglichen Fortschritt erzielen. Den einen Pfad zur Zielerreichung können wir heute noch nicht genau vorhersehen. Vielmehr müssen wir offen sein für die vielfältigen Technologieoptionen. Dafür bedarf es eines starken politischen Willens und einer ausgereiften Urteilskraft. Mit Mut und Entschlossenheit können wir viel erreichen.“

Power-to-Liquid

zum Download der Studie

Quelle: dena

Nachhaltige Treibstoffe für die Luftfahrt

Power-to-Liquid

Remagen, 25. Mai 2018

Was treibt die Luftfahrt an in 20 Jahren?

Unter diesem Titel stand der Vortrag von IASA-Vorstand Michael Wühle, der zu Beginn der Betriebsleiterbesprechung 2018 der Fernleitungsbetriebsgesellschaft (FBG) die Teilnehmer auf den Tag thematisch einstimmte.

Zuvor betonte der FBG-Geschäftsführer Horst Saal in seiner Begrüßung die Wichtigkeit für das Unternehmen, am heutigen Tag einen intensiven Blick auf die wahrscheinlichen Entwicklungen und Trends zu werfen, die für die Fernleitungsbetriebsgesellschaft in den nächsten 20 Jahren relevant sind oder werden. Horst Saal spannte einen weiten Bogen vom Klimawandel und seinen Folgen, der wirtschaftlichen Entwicklung in Asien und Afrika, Hunger und Not in vielen Teilen der Welt, der Automatisierung bis zu Erneuerbaren Energien und nachhaltigen Treibstoffen.

Im folgenden Vortrag von Michael Wühle ging es dann auch hauptsächlich um nachhaltige Treibstoffe für die Luftfahrt. Zuvor erläuterte der Referent anhand aktueller Zahlen über das Wachstum der Luftfahrt, dass deren Klimaziele mit neuen Flugzeugkonstruktionen, neuen Triebwerken und Werkstoffen unmöglich erreicht werden können. Die so erreichbaren Treibstoff- und damit Emissionseinsparungen werden durch das ungebrochene Wachstum (+7,6% an verkauften Passagierkilometern in 2017) mehr als kompensiert werden.

Die Fachleute sind sich einig, so Michael Wühle, dass die Klimaziele der Luftfahrt weltweit nur über die Treibstofffrage gelöst werden können. Bio-Treibstoffe mindern zwar die CO2-Emissionen und sind auch schon verfügbar, durch das begrenzte Mengenpotenzial und den sogenannten Teller-Tank-Konflikt können sie jedoch nur einen sehr begrenzten Beitrag leisten. Elektro- und Hybridantriebe für Flugzeuge sind möglich und werden in wenigen Jahren geflogen werden. Der Referent erläuterte, dass aufgrund der 4-fach geringeren Energiedichte von Wasserstoff und wegen der 20-fach kleineren Speicherdichte von Lithium-Ionen-Akkus, bezogen auf das Kilogramm, die Reichweite solcher Flugzeuge auf Kurzstrecken und eine relative kleine Passagierzahl pro Flug begrenzt bleiben werde. Für die Mittel- und Langstrecke brauche es noch viele Jahre flüssige Treibstoffe mit der gleichen oder sogar höheren Energiedichte wie das jetzige fossile Kerosin.

Power-to-Liquid

Unter dem Begriff “Power-to-Liquid” (PtL) ist ein Verfahren zur Erzeugung synthetischer Treibstoffe aus Erneuerbaren Energien (EE) bekannt. Das EE-Kerosin der Zukunft wird ein PtL-Kerosin sein, da ist sich Michael Wühle sicher. Bei der Produktion von PtL-Treibstoffen wird Wasser mittels Strom aus Erneuerbaren Energien (z.B. Photovoltaik, Windkraft, Biogas, usw.) in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Mit dem Wasserstoff und CO2 (entweder aus der Atmosphäre oder durch Abscheidung aus Industrieanlagen) wird ein Synthesegas erzeugt und in einem nachfolgenden Reaktor in flüssigen Treibstoff umgewandelt, der chemisch nahezu identisch mit dem fossilen Gegenpart ist. Das Ergebnis ist in jedem Fall ein CO2-armer Treibstoff, der prinzipiell auch das Potenzial hat, CO2-neutral zu sein. Bereits heute ist ein solcher PtL-Treibstoff mit einem Volumenanteil von 50% für die Luftfahrt zugelassen. Herr Wühle stellte noch kurz das PtL-Projekt des Luftfahrtverbands IASA e.V. vor (siehe PtL-Impulskampagne) und lud die Teilnehmer der Betriebsleiterbesprechung ein, sich mit ihrer Expertise in Treibstofffragen in das Projekt einzubringen.

Kooperationsvereinbarung

Abschließend unterzeichneten Horst Saal und Michael Wühle eine Kooperationsvereinbarung zwischen beiden Organisationen. Die Kooperationspartner setzen sich dabei das Ziel, nachhaltige Strukturen und Projekte im Luftverkehr zu fördern, sowie nachhaltiges Handeln in sozialer, ökologischer, ökonomischer und partizipativer Hinsicht in allen Bereichen der Gesellschaft zu verankern. Hierzu unterstützen sich die Partner ab nun gegenseitig mit ihren Netzwerken und ihren Aktivitäten.

Power-to-Liquid

Horst Saal (FBG) und Michael Wühle (IASA) unterzeichnen den Kooperationsvertrag (von rechts nach links).

Quelle: IASA e.V.


 

Aim for 1 Billion Passengers to Fly on Sustainable Fuel Flights by 2025

sustainable aviation fuel

IATA set out an aim for one billion passengers to fly on flights powered by sustainable aviation fuel by 2025.

26 February 2018

Geneva – The International Air transport Association (IATA) set out an aim  for one billion passengers to fly on flights powered by a mix of jet fuel and sustainable aviation fuel (SAF) by 2025. This aspiration was identified on the tenth anniversary of the first flight to blend sustainable aviation fuel and ordinary jet fuel.

On 24 February 2008, a Virgin Atlantic Boeing 747 flew from London to Amsterdam with sustainable aviation fuel in one of its engines. The flight demonstrated the viability of drop-in biofuels, which can be blended with traditional jet fuel, using existing airport infrastructure. A flight completely powered by sustainable fuel has the potential to reduce the carbon emissions of that flight by up to 80%.

“The momentum for sustainable aviation fuels is now unstoppable. From one flight in 2008, we passed the threshold of 100,000 flights in 2017, and we expect to hit one million flights during 2020. But that is still just a drop in the ocean compared to what we want to achieve. We want 1 billion passengers to have flown on a SAF-blend flight by 2025. That won’t be easy to achieve. We need governments to set a framework to incentivize production of SAF and ensure it is as attractive to produce as automotive biofuels,” said Alexandre de Juniac, IATA’s Director General and CEO.

The push to increase uptake of SAF is being driven by the airline industry’s commitment to achieve carbon-neutral growth from 2020 and to cut net carbon emissions by 50% compared to 2005. A number of airlines, including Cathay Pacific, FedEx Express, JetBlue, Lufthansa, Qantas, and United, have made significant investments by forward-purchasing 1.5 billion gallons of SAF. Airports in Oslo, Stockholm, Brisbane and Los Angeles are already mixing SAF with the general fuel supply.

sustainable aviation fuel

On the present uptake trajectory it is anticipated that half a billion passengers will have flown on a SAF-blend powered flight by 2025. But if governments, through effective policy, help the sustainable fuel industry to scale-up its production, it is possible that one billion passengers could experience an SAF flight by 2025. The steps needed to deliver this include:

  • Allowing SAF to compete with automotive biofuels through equivalent or magnified incentives
  • Loan guarantees and capital grants for production facilities
  • Supporting SAF demonstration plants and supply chain research and development
  • Harmonized transport and energy policies, coordinated with the involvement of agriculture and military departments.

Acknowledging that some sources of biofuels for land transport have been criticized for their environmental credentials, de Juniac emphasized strongly the determination of the industry to only use truly sustainable sources for its alternative fuels.

“The airline industry is clear, united and adamant that we will never use a sustainable fuel that upsets the ecological balance of the planet or depletes its natural resources,” he said.

Source: IATA (www.iata.org)

EE-Strom im (Luft-)Verkehr

Power-to-Liquid

MITTEL- UND LANGFRISTIGE POTENZIALE VON PTL- UND H2-IMPORTEN AUS INTERNATIONALEN EE-VORZUGSREGIONEN

Die Bundesregierung hat sich völkerrechtlich verbindliche Klimaziele gesetzt, die bis 2050 ein weitgehend treibhausgasneutrales Deutschland vorsehen. Doch welche Antworten kann es hierbei für ein stetig steigendes Verkehrsaufkommen geben, das insbesondere im Flug- und Seeverkehr nicht mit heute absehbaren Lösungen durch die Elektromobilität gedeckt werden kann? Ist die Herstellung von strombasierten Kraftstoffen im Ausland ein Lösungsweg?

Eine aktuelle Untersuchung des Fraunhofer IWES in Kassel hat Gestehungskosten von synthetischen Flüssigkraftstoffen in Form von PtL (Power-to-Liquid) und LH2 (flüssiger Wasserstoff) an globalen Standorten bewertet. Dazu wurden umfassende Analysen verschiedener Standorte auf Basis räumlich-zeitlich hochaufgelöster EE-Erzeugungszeitreihen für Wind- und Sonnenenergie unternommen und eine kostenoptimale Systemauslegung für die einzelnen Standorte bestimmt. Zusätzlich wurde eine Flächenpotenzialermittlung für eine Bespielregion durchgeführt, um einen ersten Eindruck zum Flächenbedarf für die Flüssigkraftstoffproduktion aus EE zu erlangen.

EE-Vorzugsregionen

Im Vergleich zu einer nationalen oder europäischen Erzeugung hat sich ein deutlicher wirtschaftlicher Vorteil für die Nutzung internationaler EE-Vorzugsregionen gezeigt, trotz der zusätzlichen Aufwände für die Abscheidung von CO2 aus der Luft im PtL-Pfad.

Power-to-Liquid

Globale Kraftstoffgestehungskosten aus internationalen EE-Vorzugsregionen werden dabei um den Faktor 1,6 – 1,4 günstiger als europäische sein. Eine Kombination aus Windenergie- und PV-Anlagen führt zur kostenoptimalen Systemauslegung mit zum Teil über 6.000 Volllaststunden der Kraftstoffproduktionsanlagen. Die oftmals als Hemmnis diskutierte CO2-Abscheidung aus der Luft erscheint technisch und wirtschaftlich möglich (auch wenn Großanlagen noch ausstehen), da der vor allem thermisch anfallende Energieaufwand kostengünstig über Stromspitzen oder Wärmepumpen gedeckt werden kann. Standorte, die nicht über hohe Windressourcen verfügen erscheinen benachteiligt. Die Bandbreite für die Kraftstoffgestehungskosten im langfristigen Szenario liegt etwa zwischen 100 €/MWhPtL und 160 €/MWhPtL.

Kombination aus Wind und PV zielführend

Auch im Fall von flüssigem Wasserstoff (LH2) erscheint eine Kombination aus Wind und PV zielführend. Allerdings wurde nicht an allen Standorten ein ausgeglichenes Ausbauverhältnis von Windenergie- und PV-Anlagen identifiziert. Es erscheinen somit für Wasserstoff nicht ausschließlich Standorte mit sowohl hohen Wind- als auch Solarressourcen geeignet zu sein und infolgedessen ergibt sich global ein viel größeres Flächenpotenzial.

Erstaunlich ist, dass die Kostenunterschiede zwischen dem aufwändigeren PtL im Vergleich zu LH2 mit maximal 9% relativ gering sind. Denn die Aufwendungen für CO2-Abscheidung und Fischer-Tropsch-Synthese müssen den Aufwendungen für die Wasserstoffverflüssigung gegenüber gestellt werden. Je weiter die Produktion der Kraftstoffe von Deutschland entfernt ist, desto geringer fallen die Unterschiede ins Gewicht. Die Entscheidung zwischen einem PtL-basierten und einem Wasserstoff-basierten Technologiepfad müsste sich damit nicht über das Angebotspotenzial im Ausland, sondern notwendigerweise über Vorteile bei den Anwendungstechnologien in Deutschland unter Lösung der damit verbundenen infrastrukturellen Anforderungen entscheiden.

Durch die Untersuchung einer Beispielregion in Marokko wurde deutlich, dass ein hoher Flächenbedarf zur Flüssigkraftstoffproduktion benötigt wird. Zu hinterfragen ist auch, wie schnell ein solcher globaler Markt realistisch wachsen könnte. Dem muss die mögliche Nachfrage gegenübergestellt werden. So ist trotz Effizienzmaßnahmen im Flugsektor mit einem Anstieg des globalen Flugverkehr-Kraftstoffverbrauchs von heute ca. 2.400 TWh auf ca. 3.700 TWh in 2030 und auf 6.700 TWhPtL bis 2050 zu rechnen. Dies stellt mit einen jährlichen Anstieg von 100 bis 130 TWh/a und langfristig fast einer Verdreifachung der Kraftstoffnachfrage eine gewaltige Herausforderung für den globalen Klimaschutz dar. Es ist anzunehmen, dass die Nachfrage durch den starken Anstieg des globalen Luft- und Seeverkehrs einen möglichen Markthochlauf von PtL in internationalen EE-Vorzugsregionen bei weitem übersteigen würde.

Die detaillierten Ergebnisse finden Sie in der entsprechende Studie, die auf unserer PtL-download-area bereit steht (mit freundlicher Genehmigung von Fraunhofer IEE).

Quelle: Fraunhofer IEE https://www.iee.fraunhofer.de


 

Power-to-Liquid Pilotanlage

Power to Liquid

Baugesuch für Power-to-Liquid Pilotanlage läuft

• Gemeinsames Projekt mit Audi und Ineratec
• Investition von 3,5 Millionen Euro am Wasserkraftwerk
• Synthetischer Diesel aus Ökostrom

Laufenburg, 1. Februar 2018. „Wir stellen erneuerbare Energie zum Tanken bereit. Das ist ein wichtiger Schritt für die Energiewende“, sagt Dr. Sabine von Manteuffel, Mitglied der Geschäftsleitung der Energiedienst Holding AG. Energiedienst plant gemeinsam mit der Audi AG und der Ineratec GmbH eine Pilotanlage zur Erzeugung von klimaneutralen Kraftstoffen am Wasserkraftwerk Laufenburg in der Schweiz.

Energiedienst hat dafür nun das Baugesuch beim Kanton Aargau eingereicht. Mit dem Bau wird im Frühjahr begonnen. Es ist vorgesehen, bereits in diesem Jahr die ersten Liter synthetischen Diesels in Laufenburg zu produzieren. Gemeinsam werden die drei Unternehmen rund 3,5 Millionen Euro in den Aufbau der innovativen Pilotanlage investieren.

Power-to-Liquid

Die Power-to-Liquid-Anlage soll auf dem Kraftwerksgelände Strom aus Wasserkraft zu synthetischem Treibstoff und Wachsen transformieren. Sie besteht aus drei Containern und einem Trafohaus. Die Anlage hat eine Kapazität von rund 400.000 Litern pro Jahr. Das Karlsruher Unternehmen INERATEC GmbH, eine Ausgründung des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), stellt die mobile und dezentral einsetzbare Pilotanlage her.

Noch sind strombasierte Kraftstoffe eine Zukunftstechnologie. Schon bald aber könnten sie sich als echte ergänzende Alternative zur Elektromobilität etablieren. Die Vorteile liegen auf der Hand: Überschüssiger Strom aus erneuerbarer Erzeugung kann gespeichert werden und bei Bedarf umweltfreundlich Fahrzeuge mit herkömmlichen Verbrennungsmotoren antreiben. Zudem verringern sie die Abhängigkeit von Ländern mit Erdöl- und Gasvorkommen. Die Experten sind sich einig: Die Power-to-Liquid-Technologie entwickelt sich zu einer tragenden Säule der Energie- und Mobilitätswende. Energiedienst ist an diesem zukunftsträchtigen Thema von Beginn an dabei.

Der vor Ort im Wasserkraftwerk produzierte Ökostrom erzeugt durch Elektrolyse Wasserstoff, der mit CO2 aus biogenen Anlagen zusammengebracht und im Fischer-Tropsch-Verfahren zu Kohlenwasserstoffen synthetisiert wird. Die Kohlenwasserstoffe können zu synthetischem Diesel (e-fuels) für CO2-freies Autofahren und Wachsen, zum Beispiel für die Kosmetik- und Nahrungsmittelindustrie umgewandelt werden. Diese Produkte enthalten anders als aus Erdöl gewonnener Diesel keine Schadstoffe. Der synthetische Diesel verbrennt zum Beispiel nahezu schwefelfrei. Zudem entsteht durch den Prozess Wärme, die für Industrieanlagen und Wärmeversorgung in Quartieren genutzt werden könnte.

„Das Pilotprojekt ist ein gutes Beispiel für die Sektorkopplung in der Energiewende. Denn wenn es um die Reduktion des Kohlendioxidausstoßes und die effiziente Speicherung von erneuerbaren Energien geht, müssen die Sektoren Strom, Wärme und Mobilität zusammenspielen. Das funktioniert hier ausgezeichnet“, ergänzt Dr. Sabine von Manteuffel.

Auch am eigenen Wasserkraftwerk in Wyhlen arbeitet Energiedienst zusammen mit dem Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) am Thema Wasserstoff. Hier entsteht eine sogenannte Power-to-Gas-Anlage, die ebenfalls mit Elektrolyse Wasserstoff erzeugt. Dieser wird allerdings nicht weiterverarbeitet, sondern dient direkt als Kraftstoff für Brennstoffzellenfahrzeuge, zum Beispiel Autos oder Züge.

www.energiedienst.de/power-to-liquid

Unternehmensinformation

Die Energiedienst-Gruppe ist eine regional und ökologisch ausgerichtete deutsch-schweizerische Aktiengesellschaft. Das Energieunternehmen erzeugt Ökostrom aus Wasserkraft und vertreibt Strom sowie Gas. Eigene Netzgesellschaften versorgen die Kunden mit Strom. Zudem wächst Energiedienst in neuen Geschäftsfeldern, die die dezentrale erneuerbare und digitale Energiewelt der Zukunft ermöglichen. Für die Energiewende ihrer Kunden bietet die Unternehmensgruppe intelligent vernetzte Produkte und Dienstleistungen, darunter Photovoltaik-Anlagen, Wärmepumpen, Stromspeichersysteme und Elektromobilität nebst E-CarSharing. Die Energiedienst-Gruppe beliefert über 270.000 Kunden mit Strom. Sie beschäftigt rund 940 Mitarbeitende, davon etwa 50 Auszubildende. Zur Gruppe gehören die Energiedienst Holding AG, die Energiedienst AG, die ED Netze GmbH, die EnAlpin AG im Wallis sowie die Tritec AG und die winsun AG. Die Energiedienst Holding AG ist eine Beteiligungsgesellschaft der EnBW Energie Baden-Württemberg AG in Karlsruhe.

Power to Liquid

Quelle: Energiedienst Holding AG


 

Wichtiger Schritt zu nachhaltigen Power-to-Liquid-Treibstoffen

Power to Liquid

Power-to-Gas mit hohem Wirkungsgrad

05.02.2018
Das EU-Projekt HELMETH konnte den Wirkungsgrad der Methangasproduktion aus regenerativem Strom dank thermischer Verkettung chemischer Prozesse auf über 75 Prozent steigern.
Power to Liquid

Die Demonstratoranlage des Projekts HELMETH verbindet Methanisierung (links) und Elektrolyse (rechts) mit einem Wirkungsgrad von 76 Prozent. (Bild: sunfire GmbH)

Das Erdgasnetz kann als Puffer für den wetterabhängigen Strom aus Wind und Sonne dienen. Notwendig dazu sind wirtschaftliche Prozesse die Strom nutzen, um chemische Energieträger zu erzeugen. Einen wichtigen Schritt hat das vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) koordinierte EU-Projekt HELMETH nun gemacht. Es hat gezeigt, dass Hochtemperaturelektrolyse und Methanisierung als gemeinsamer Power-to-Gas-Prozess mit einem Wirkungsgrad von über 75 Prozent im Technikumsmaßstab möglich sind.

„Wir haben die Synergien zwischen Elektrolyse und Methanisierung erstmals konsequent ausgenutzt und so einen Wirkungsgrad erreicht, der rund 20 Prozentpunkte über dem der Standardtechnologien liegt“, erklärt Dimosthenis Trimis vom KIT, Koordinator des EU-Projektes HELMETH. „Dank der breiten disziplinären Basis unseres Forschungsverbundes konnten wir zur gesellschaftlichen Herausforderung Energiewende einen markanten Mosaikstein beitragen.“

Eine konventionelle Power-to-Gas Industrieanlage setzt rund 54 Prozent der elektrischen Energie erneuerbaren Stroms in chemische Energie des Brennstoffes Methan um. Der Prototyp des EU-Projektes HELMETH, der in etwa in zwei gängige Seefracht-Container von je rund sechs Metern Länge passt, erreichte bei den finalen Messungen einen Wirkungsgrad von 76 Prozent, was auf einen Wirkungsgrad im Industriemaßstab von 80 Prozent hoffen lässt. Parallel wurden Studien zur Wirtschaftlichkeit und Klimabilanz der neuen Technologie erstellt. „Mit so hohen Wirkungsgraden macht die Power-to-Gas-Technologie einen großen Schritt hin zur Wirtschaftlichkeit“, so Trimis. Sogar Wirkungsgrade von mehr als 80 Prozent scheinen möglich, wenn die in HELMETH identifizierten, limitierenden Prozesschritte durch künftige Forschung in Angriff genommen werden.

Ein großes Potenzial, das in HELMETH gehoben wurde, lag in der optimalen Nutzung der Prozesswärme aus der Methanisierung, um etwa den Wärmebedarf bei der verwendeten Elektrolysetechnologie zu decken. Insbesondere die Hochtemperaturelektrolyse bei rund 800 Grad Celsius und hohen Drücken hat thermodynamische Vorteile, die den Wirkungsgrad steigern. Bei der Elektrolyse wird der Strom zunächst genutzt, um Wasser in Sauerstoff und den Energieträger Wasserstoff zu zersetzen. Danach reagiert der Wasserstoff gemeinsam mit Kohlendioxid oder Kohlenmonoxid unter Wärmeentwicklung zu Methan, dem Hauptbestandteil von Erdgas, weiter. Der Vorteil von Methan gegenüber Wasserstoff ist, dass es in der bestehenden Erdgasinfrastruktur ohne Begrenzungen oder weitere Aufbereitung eingespeist werden kann. Die Einspeisung von reinem Wasserstoff bedarf möglicherweise bei Transport und Anwendungen größeren Anpassungen, da Energiedichte und chemische Eigenschaften stark unterschiedlich sind. Das im HELMETH-Projekt erzeugte Erdgassubstitut enthielt letztlich stets Wasserstoffkonzentrationen kleiner 2 Volumenprozent und wäre somit in das gesamte deutsche Erdgasnetz ohne Einschränkungen einspeisefähig.

Das Projekt HELMETH lief fast vier Jahre und mit einem Budget von rund 3,8 Millionen Euro. Das Projekt wurde mit 2,5 Millionen Euro aus dem European Union’s Seventh Framework Programme (FP7/2007-2013) for the Fuel Cells and Hydrogen Joint Technology Initiative gefördert. HELMETH steht als Akronym für “Integrated High-Temperature ELectrolysis and METHanation for Effective Power to Gas Conversion“. Projektpartner sind neben dem KIT die Universität Turin und TU Athen, die Firmen Sunfire GmbH und EthosEnergy Italia SPA sowie das European Research Institute of Catalysis ERIC und der DVGW –Deutscher Verein des Gas und Wasserfaches e.V.

Quelle: KIT


 

Vahana, das selbststeuernde eVTOL-Flugzeug von A³ by Airbus, absolviert erfolgreich ersten vollständigen Testflug

nachhaltige Luftfahrt

Meilenstein bei der Entwicklung des urbanen Lufttransports zwei Jahre nach Programmstart von Vahana erreicht

Vahana, das rein elektrische, selbststeuernde eVTOL-Flugzeug von A³ by Airbus, schloss heute den ersten vollständigen Testflug, bei dem es eine Höhe von 5 Metern (16 Fuß) erreichte, erfolgreich ab. Anschließend landete es wieder sicher. Der Test wurde am 31. Januar 2018 um 8.52 Uhr (Pazifische Zeit) auf dem Testgelände Pendleton UAS Range in Pendleton, Oregon, durchgeführt. Der erste Flug mit einer Dauer von 53 Sekunden war vollständig selbstpilotiert. Am folgenden Tag schloss Vahana einen zweiten Flug ab.

„Heute feiern wir einen bedeutenden Durchbruch in der Luftfahrtinnovation“, sagte Zach Lovering, Project Executive von Vahana. „Das Vahana-Team nahm eine Entwurfsskizze auf einer Serviette und baute in nur zwei Jahren ein vollständig selbststeuerndes Flugzeug, das jetzt seinen ersten Flug erfolgreich abgeschlossen hat. Unser Team bedankt sich für die Unterstützung, die wir von A³ und der Airbus-Familie sowie von unseren Partnern, einschließlich MTSI und der Pendleton UAS Range, erhalten haben.“

Vahana ist ein Projekt, das bei , dem Vorposten von Airbus im Silicon Valley, entwickelt wurde. A³ ermöglicht den Zugang zu einzigartigen Talenten und Ideen, neuen Partnerschaftsmöglichkeiten und einer zügigen Ausführung. Ziel von Vahana ist es, den individuellen Flug zu demokratisieren und dem wachsenden Bedürfnis nach urbaner Mobilität durch den Einsatz neuester Technologien in den Bereichen Elektroantrieb, Energiespeicherung und Bildverarbeitung (Machine Vision) gerecht zu werden.

„Der erste Flug von Vahana zeigt die einzigartige Fähigkeit von Airbus, ambitionierte Ideen zügig umzusetzen – ohne Kompromisse bei der Qualität und Sicherheit, für die das Unternehmen bekannt ist. Für A³ ist dies ein Beweis, dass wir sinnvolle Innovationen mit energischen Projektzeitplänen hervorbringen können, um einen echten Wettbewerbsvorteil für Airbus zu schaffen“, sagte Rodin Lyasoff, A³ CEO und ehemaliger Project Executive von Vahana. „Wir müssen uns nun darauf konzentrieren, die Leistung des hart arbeitenden Vahana-Teams zu feiern und gleichzeitig die daraus entstandene Dynamik zu nutzen.“

Vahana verhilft damit seinen Selbstpilotierungsfähigkeiten ohne Passagier zum Durchbruch. Nach diesen erfolgreichen Schwebeflügen wird das Team weitere Tests, einschließlich der Übergänge und des Vorwärtsflugs, durchführen.

Weitere Informationen finden Sie unter: vahana.aero

https://www.businesswire.com/news/home/20180201006610/en/Vahana-Self-Piloted-eVTOL-aircraft-A%C2%B3-Airbus-Successfully

Bilder finden Sie unter: https://www.airbus-sv.com/media

Über A³ by Airbus
A³ („A-cubed“) wurde im Mai 2015 als Vorposten für Zukunftsprojekte von Airbus im Silicon Valley gegründet. A³ konzentriert sich auf Projekte mit drei Merkmalen: Geschwindigkeit, Transparenz und Verpflichtung, produktfähige oder überzeugende Demonstratoren hervorzubringen. Um mehr zu erfahren, besuchen Sie uns unter www.airbus-sv.com oder auf Twitter und LinkedIn.

Über das Projekt Vahana
Vahana ist ein Fahrzeugprojekt, dessen Schwerpunkt auf der Entwicklung selbststeuernder, senkrecht startender und landender (VTOL) elektrischer Flüge liegt. Es wird bei A³, dem Vorposten für Zukunftsprojekte von Airbus im Silicon Valley, entwickelt. Weitere Informationen finden Sie unter vahana.aero und folgen Sie uns auf Twitter.us

nachhaltige Luftfahrt

Quelle: Airbus


 

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