Das geplante Forschungsvorhaben adressiert die Hauptziele der Bekanntmachung 'Kopernikus-Projekte für die Energiewende' des Bundesministeriums für Bildung und Forschung. Aufgrund der gestiegenen Umwelt- und Klimaschutzanforderungen sollen eine langfristige Dekarbonisierung der Energiesysteme und eine Speicherung und Nutzung des 'Überschussstromes' aus erneuerbaren Quellen erfolgen. Das Vorhaben soll im Erfolgsfall als Teil des Kopernikus-Projektes 'P2X' einen signifikanten Beitrag zu den Zielen der deutschen Energiewende leisten. Ziel des Vorhabens ist es, Lösungen zu erarbeiten, zu demonstrieren und zu implementieren, mit denen unter Einsatz erneuerbar erzeugter elektrischer Energie stoffliche Energieträger und chemische Produkte für Anwendungen in den industriellen Leitmärkten Energie, Transport/Verkehr und Chemie wirtschaftlich, zeitlich flexibel und auf die gesellschaftlichen Bedürfnisse abgestimmt produziert werden. Die INERATEC bearbeitet hierbei die Arbeitspakete AP1.1 bis 1.14 (ohne 1.8) des Forschungsclusters FC-B2. In diesem Forschungscluster sollen intensivierte, modulare und skalierbare Prozesstechnologien zur Umwandlung von CO2 und H2 in emissionsarme Synthesekraftstoffe sowie in Spezialchemikalien mit hoher Wertschöpfung entwickelt werden. Besonderes Augenmerk wird dabei auf die Möglichkeit eines autarken und dezentralen Einsatzes der gesamten Prozessketten gelegt. Kernanforderungen sind Kompaktheit, hohe energetische Gesamteffizienz sowie Toleranz gegenüber Lastwechseln und häufigen An- und Abfahrvorgängen.
Die effiziente Nutzung von Biomasse als Energieträger verringert den Ausstoß von klimawirksamen Gasen, trägt zu einer Verkürzung der Transportwege für Energie bei und verringert die Abhängigkeit von Energieimporten. Die wesentliche Herausforderung dabei ist, Nutzungsbereiche für Biomasse abseits der reinen Wärmenutzung zu erschließen. Hier hat die an der TU Wien entwickelte und in Güssing und Oberwart großtechnisch, im Leistungsbereich von 8 bzw. 10 MWth, erfolgreich demonstrierte Wirbelschicht Dampfvergasungstechnologie für holzartige Biomasse neue Maßstäbe gesetzt. Durch Umwandlung des Festbrennstoffes in ein hochwertiges Synthesegas steht neben Produktion von Strom und Wärme sowie synthetischen Biotreibstoffen eine Reihe von interessanten Verwertungsmöglichkeiten für ein integriertes Hüttenwerk zur Verfügung: - Einsatz als Erdgassubstitut für die Gasverbraucher eines integrierten Hüttenwerkes - Einsatz als Ersatzreduktionsmittel mit Hochofenprozess - Verbesserung der CO2-Bilanz von einzelnen Prozessen sowie des integrierten Hüttenwerks - Neue Erkenntnisse in der Gaserzeugungstechnologie aus holzartiger Biomasse lassen Anwendbarkeit im für den Hochofen-Prozess relevanten Maßstab erwarten (G-volution-System, Kalksteinprozess) Hauptziel ist der Machbarkeitsnachweis der Technologie mit den am Standort verfügbaren Betriebsmitteln und dem innovativen Wirbelschichtsystem, welches einen Betrieb mit weniger abriebresistenten Bettmaterialien und ein Design großer Anlagen erlaubt. Die Methodik erfolgt nach der üblichen Vorgehensweise bei der Entwicklung von Wirbelschichtsystemen: - Die Adaptierungen der bestehenden Technologie werden an einem Kaltmodell entwickelt. Entwicklung einer Bettmaterial schonenden, zweistufigen Abscheidung. - Der Machbarkeitsnachweis wird an einer 100-200 kW Technikumsanlage geführt. Die Versuchsergebnisse gehen auch in eine techno-ökonomische Bewertung ein. - Die Technikumsanlage wird auf die Versuche mit Kalkstein hin adaptiert. - Vollständige Massen- und Energiebilanzierung der stabilen Versuchspunkte erlaubt reproduzierbare Aussagen über die Performance des Prozesses - Validierte Prozessmodelle dienen als Grundlage für die Dimensionierung einer möglichen Großanlage Ziel des eingereichten Projektes ist es einen Prozess zu entwickeln, der sich in ein Hüttenwerk integrieren lässt. Hierzu wird der bestehende Zweibett Wirbelschicht Dampfvergasungsprozess auf Kalkstein als Bettmaterial umgestellt und die Prozessbedingungen derart angepasst, dass ein Reingas mit hohem Reduktionspotenzial und einem Heizwert von 15 MJ/Nm3 bereitgestellt werden kann. Ein stabiler Betrieb mit Kalksteinen des Hüttenwerkes ist angestrebt. Diese Materialien werden hinsichtlich mechanischer Eignung in der Wirbelschicht und selektiver CO2-Transporteigenschaften charakterisiert. Als Projektendergebnis steht ein wirtschaftliches Großanlagenkonzeptes für eine Anlage mit 100 MWth zur Verfügung.
Liquid hydrocarbon fuels are ideal energy carriers for the transportation sector due to their exceptionally high energy density and most convenient handling, without requiring changes in the existing global infrastructure. Currently, virtually all renewable hydrocarbon fuels originate from biomass. Their feasibility to meet the global fuel demand and their environmental impact are controversial. In contrast, SUN-to-LIQUID has the potential to cover future fuel consumption as it establishes a radically different non-biomass non-fossil path to synthesize renewable liquid hydrocarbon fuels from abundant feedstocks of H2O, CO2 and solar energy. Concentrated solar radiation drives a thermochemical redox cycle, which inherently operates at high temperatures and utilizes the full solar spectrum. Thereby, it provides a thermodynamically favourable path to solar fuel production with high energy conversion efficiency and, consequently, economic competitiveness. Recently, the first-ever production of solar jet fuel has been experimentally demonstrated at laboratory scale using a solar reactor containing a ceria-based reticulated porous structure undergoing the redox cyclic process. SUN-to-LIQUID aims at advancing this solar fuel technology from the laboratory to the next field phase: expected key innovations include an advanced high-flux ultra-modular solar heliostat field, a 50 kW solar reactor, and optimized redox materials to produce synthesis gas that is subsequently processed to liquid hydrocarbon fuels. The complete integrated fuel production chain will be experimentally validated at a pre-commercial scale and with record high energy conversion efficiency. The ambition of SUN-to-LIQUID is to advance solar fuels well beyond the state of the art and to guide the further scale-up towards a reliable basis for competitive industrial exploitation. Large-scale solar fuel production is expected to have a major impact on a sustainable future transportation sector.
Das Forschungsvorhaben adressiert die Hauptziele der Bekanntmachung 'Kopernikus-Projekte für die Energiewende' des Bundesministeriums für Bildung und Forschung. Aufgrund der gestiegenen Umwelt- und Klimaschutzanforderungen sollen eine langfristige Dekarbonisierung der Energiesysteme und eine Speicherung und Nutzung des 'Überschussstromes' aus erneuerbaren Quellen erfolgen. Das Vorhaben soll im Erfolgsfall als Teil des Kopernikus-Projektes 'P2X' einen signifikanten Beitrag zu den Zielen der deutschen Energiewende leisten. Ziel des Vorhabens ist es, Lösungen zu erarbeiten, zu demonstrieren und zu implementieren, mit denen unter Einsatz erneuerbar erzeugter elektrischer Energie stoffliche Energieträger und chemische Produkte für Anwendungen in den industriellen Leitmärkten Energie, Transport/Verkehr und Chemie wirtschaftlich, zeitlich flexibel und auf die gesellschaftlichen Bedürfnisse abgestimmt produziert werden. Die TU Bergakademie Freiberg bearbeitet hierbei die Arbeitspakete AP3 und AP6 des Forschungsclusters FC-B2. In diesem Forschungscluster sollen intensivierte, modulare und skalierbare Prozesstechnologien zur Umwandlung von CO2 und H2 in emissionsarme Synthesekraftstoffe sowie in Spezialchemikalien mit hoher Wertschöpfung entwickelt werden. Besonderes Augenmerk wird dabei auf die Möglichkeit eines autarken und dezentralen Einsatzes der gesamten Prozessketten gelegt. Kernanforderungen sind Kompaktheit, hohe energetische Gesamteffizienz sowie Toleranz gegenüber Lastwechseln und häufigen An- und Abfahrvorgängen. Folgende Forschungsthemen sind im Fokus: AP3: Bau und Betrieb einer STF+-Versuchsanlage zur Herstellung von Ottokraftstoffen aus regenerativem Methanol, Katalysatoroptimierung, Variation des Einsatzstoffes; AP6: Untersuchung der Kraftstoffqualität repräsentativer Synthesekraftstoffmuster.
BioMotion aimed at increasing the use, knowledge and acceptance of biofuels, focusing both on plant oils and biodiesel and also biogas, ethanol and BTL. Given that one of the main obstacles to the use of biofuels is a lack of awareness and insufficient knowledge, BioMotion created a solid and extensive knowledge platform. An international cluster of relevant actors and seven biofuel information centres were established (one in each participating region: two in Germany, one in Poland, Romania, France, Hungary and the Netherlands). A number of highly visible best practice examples, or 'beacons', were used to demonstrate the use of various raw materials for the production of different biofuels on a commercial scale. A BioMotion-Tour, with vehicles powered by several types of biofuels, showed the advantages of using biofuels. The project encouraged the development of biofuel supply chains and highlight market opportunities, particularly in rural areas. Results: - Creation of a solid and extensive centralised knowledge and experience platform on production, distribution and application of different biofuels. - Show and demonstrate innovative technologies, processes and the use of different raw materials for the production and application of different biofuels on a commercial scale. - Increased awareness of the biofuel market by informing and educating the various stakeholders in this field. - Offer solutions to current problems and create innovative possibilities to optimise the use of biofuels. - Stimulate enterprises and consumers in using biofuels. Lessons learned: - The lack of information and training about the use of the different types of biofuels is a major obstacle and the acceptance of biofuels is heavily influenced by the very emotional FOOD vs. FUEL debate. - There is a need to organize an international multilingual and native language biofuel information platform for the optimization of the information provision and communication between biofuel producers and users. - The formal interest in biofuels is highly dependent on the prices of crude-oil based fuels and the national legislation and tax system. Another lesson is that decentralised production systems are characterised by very high efficiency regarding energy utilization and gain as well as GHG emissions, which means in detail: closed cycles of materials are possible; short transportation distances; low input of fossil energy sources; maximum energy output.
Im Berichtszeitraum wurden im Projekt Res2CNG große Fortschritte erzielt. Arbeitspakete zu grundlegenden Fragestellungen wie Biomassevergasung und -bereitstellung sowie die Zusammenstellung von Literatur zur Hochtemperaturelektrolyse wurden abgeschlossen. Thermodynamische Berechnungen zur Methanisierung legten die Basis zur Auswahl verschiedener Methanisierungskonzepte. Erste Abschätzungen zur Gasreinigung bilden die Grundlage für eine optimale Wärmeintegration. Im Rahmen des gesamten Konsortiums wurden fünf Prozessketten festgelegt, die mittels Pinch-Analyse verglichen werden. Die CNG- und LNG-Kette werden detailliert betrachtet und jeweils ein realisierbares Wärmemanagement erarbeitet. Die Ergebnisse der umfangreichen Bottom-up-Analyse der SOEC-Technologie fließen in die Technologiesteckbriefe ein, die als Grundlage für die techno-ökonomische Analyse ausgearbeitet werden.
Im Berichtszeitraum wurden im Projekt Res2CNG große Fortschritte erzielt. Arbeitspakete zu grundlegenden Fragestellungen wie Biomassevergasung und -bereitstellung sowie die Zusammenstellung von Literatur zur Hochtemperaturelektrolyse wurden abgeschlossen. Thermodynamische Berechnungen zur Methanisierung legten die Basis zur Auswahl verschiedener Methanisierungskonzepte. Erste Abschätzungen zur Gasreinigung bilden die Grundlage für eine optimale Wärmeintegration. Im Rahmen des gesamten Konsortiums wurden fünf Prozessketten festgelegt, die mittels Pinch-Analyse verglichen werden. Die CNG- und LNG-Kette werden detailliert betrachtet und jeweils ein realisierbares Wärmemanagement erarbeitet. Die Ergebnisse der umfangreichen Bottom-up-Analyse der SOEC-Technologie fließen in die Technologiesteckbriefe ein, die als Grundlage für die techno-ökonomische Analyse ausgearbeitet werden.
Im Berichtszeitraum wurden im Projekt Res2CNG große Fortschritte erzielt. Arbeitspakete zu grundlegenden Fragestellungen wie Biomassevergasung und -bereitstellung sowie die Zusammenstellung von Literatur zur Hochtemperaturelektrolyse wurden abgeschlossen. Thermodynamische Berechnungen zur Methanisierung legten die Basis zur Auswahl verschiedener Methanisierungskonzepte. Erste Abschätzungen zur Gasreinigung bilden die Grundlage für eine optimale Wärmeintegration. Im Rahmen des gesamten Konsortiums wurden fünf Prozessketten festgelegt, die mittels Pinch-Analyse verglichen werden. Die CNG- und LNG-Kette werden detailliert betrachtet und jeweils ein realisierbares Wärmemanagement erarbeitet. Die Ergebnisse der umfangreichen Bottom-up-Analyse der SOEC-Technologie fließen in die Technologiesteckbriefe ein, die als Grundlage für die techno-ökonomische Analyse ausgearbeitet werden.
Im Berichtszeitraum wurden im Projekt Res2CNG große Fortschritte erzielt. Arbeitspakete zu grundlegenden Fragestellungen wie Biomassevergasung und -bereitstellung sowie die Zusammenstellung von Literatur zur Hochtemperaturelektrolyse wurden abgeschlossen. Thermodynamische Berechnungen zur Methanisierung legten die Basis zur Auswahl verschiedener Methanisierungskonzepte. Erste Abschätzungen zur Gasreinigung bilden die Grundlage für eine optimale Wärmeintegration. Im Rahmen des gesamten Konsortiums wurden fünf Prozessketten festgelegt, die mittels Pinch-Analyse verglichen werden. Die CNG- und LNG-Kette werden detailliert betrachtet und jeweils ein realisierbares Wärmemanagement erarbeitet. Die Ergebnisse der umfangreichen Bottom-up-Analyse der SOEC-Technologie fließen in die Technologiesteckbriefe ein, die als Grundlage für die techno-ökonomische Analyse ausgearbeitet werden.
Schwerpunkt dieses Antrags ist die Herstellung konditionierter Synthesegase für eine nachfolgende Erzeugung synthetischer Kraftstoffe bzw. Erzeugung von Reinwasserstoff aus Biomasse. Durch Primärmaßnahmen während der Wasserdampfvergasung (Flugstrom und Drehrohr) soll in einer Prozessstufe ein Produktgas mit folgenden Eigenschaften erzeugt werden: teerarm (kleiner 100 mg/m3), inertgasarm und wasserstoffreich (H2 größer 70 Prozent). Die Gasqualität wird durch den Einsatz eines chemisch reagierenden und katalytisch aktiven Zuschlagstoffes erreicht, der nach Umsatz regeneriert wird (Absorption Enhanced Reforming, AER-Prozess). Die Untersuchung der Vergasung mit in situ CO2-Absorption wird im technisch möglichen Bereich zwischen Flugstrom- (kurze Verweilzeit, hohe Mischungsintensität) und Drehrohrpyrolyse (lange Verweilzeit, niedrige Mischungsintensität) durchgeführt. Durch definierte Prozessführung und Zudosierung des Absorbers kann ein bestimmtes CO/CO2/H2-Verhältnis im Produktgas eingestellt werden, das zur Synthese hochwertiger Kraftstoffe, zur Stromerzeugung in BHKW's, Gasturbinen und Brennstoffzellen und mit anschließenden Gasanreicherung zur Reinwasserstofferzeugung verwendet werden kann.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 42 |
| Land | 7 |
| Wissenschaft | 17 |
| Zivilgesellschaft | 3 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 42 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 42 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 37 |
| Englisch | 11 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Dokument | 8 |
| Keine | 10 |
| Webseite | 28 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 37 |
| Lebewesen und Lebensräume | 37 |
| Luft | 22 |
| Mensch und Umwelt | 42 |
| Wasser | 19 |
| Weitere | 42 |