Während im Stromsektor die Energiewende in Deutschland bereits ein gutes Stück des Weges zurückgelegt hat, lahmt sie im Verkehrssektor. Eine Kopplung der beiden Bereiche könnte helfen, einige Schwierigkeiten zu überwinden. Einen Schritt in diese Richtung geht das Kopernikus-Projekt „P2X“ auf dem Gelände des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT). Den Wissenschaftlern ist es gemeinsam mit Partnern Partner Climeworks, Ineratec und Sunfire gelungen, einen ersten Liter Kraftstoff aus Kohlendioxid (CO2), Wasser und Ökostrom zu produzieren, wie es am Montag hieß. In der containerbasierten Versuchsanlage seien erstmals alle vier benötigten chemischen Prozessschritte zu einem kontinuierlichen Verfahren mit maximaler CO2-Ausnutzung und besonders hoher Energieeffizienz integriert worden.
Im Kopernikus-Projekt „P2X“ werden unterschiedliche Wege erforscht, überschüssigen oder ungenutzten Ökostrom in chemischen Energieträgern zu speichern. Die Herstellung von CO2-neutralen Kraftstoffen ist eine Variante. Im ersten Schritt sei beim Verfahren am KIT CO2 aus der Umgebungsluft in einem zyklischen Prozess gewonnen. Die dazu notwendige Technologie mit einem speziell behandelten Filtermaterial stammt von Climeworks, einem Spin-off der ETH Zürich. Die CO2-Moleküle werden erst durch den Filter aufgenommen und dann unter Vaakuum bei 95 Grad Celsius wieder abgelöst und abgepumpt, wie das KIT schreibt.
Danach erfolgt im zweiten Schritt die gleichzeitige elektrolytische Spaltung von Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf. Bei der Co-Elektrolyse wird durch das Unternehmen Sunfire ein Synthesegas in einem einzigen Schritt produziert, was wiederum Grundlage für vielfältige Prozesse der chemischen Industrie ist. Mit einem Wirkungsgrad im industriellen Maßstab könne mit der Co-Elektrolyse 80 Prozent des eingesetzten Ökostroms chemisch im Synthesegas gebunden werden.
Schritt drei: Nach dem Fischer-Tropsch-Verfahren werden aus dem Synthesegas langkettige Kohlenwasserstoffmoleküle gebildet. Dies sind die Rohprodukte für Kraftstoffe. Dafür lieferte die KIT-Ausgründung Ineratec einen mikrostrukturierten Reaktor, der auf kleinstem Raum eine große Oberfläche bietet, um Prozesswärme sicher abzuleiten und für andere Prozessschritte zu nutzen, wie es weiter hieß.
Last, but not least wird im vierten Schritt die Qualität und Ausbeute des Kraftstoffes optimiert. Dafür habe das KIT das „Hydrocracken“ als Teilprozess integriert. Unter Wasserstoffatmosphäre werden dabei die langen Kohlenwasserstoffketten in einem Platin-Zeolith-Katalysator teilweise aufgespalten. Damit werde das Produktspektrum hin zu mehr verwendbaren Kraftstoffen wie Benzin, Kerosin und Diesel verändert, erklären die Wissenschaftler.
Die derzeitige Pilotanlage könnten rund zehn Liter Kraftstoff täglich produzieren. In der zweiten Projektphase sollen es bald 200 Liter pro Tag sein. Daran anschließend sei der Aufbau einer „vorindustrielle Demonstrationsanlage im Megawattbereich“ geplant, in der sich bis zu 2000 Liter täglich herzustellen. Nach Angaben der Wissenschaftler ist es theoretisch möglich, Wirkungsgrade von rund 60 Prozent zu erreichen – dies bedeutet 60 Prozent des eingesetzten Ökostroms als chemische Energie im Kraftstoff zu speichern.
Die Projektpartner sehen hinsichtlich des modularen Charakters großen Potenzial für ihr entwickeltes Verfahren. „Die Schwelle für eine Realisierung ist durch das geringe Skalierungsrisiko deutlich niedriger als bei einer zentralen, chemischen Großanlage“, heißt es vom KIT. Damit könne das Verfahren dezentral dort eingesetzt werden, wo Photovoltaik, Wind- oder Wasserkraft zur Verfügung stehen.
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Energieverschwenderischer Versuch um den Verbrennungsmotor mit seinem schlechten Wirkungsgrad künstlich am Leben zu erhalten. Die Treiber für solchen Unsinn sind klar erkennbar.
Da muss wohl noch viel in Bildung investiert werden damit menschliche Intelligenz für vernünftige Projekte eingesetzt wird!
„Damit könne das Verfahren dezentral dort eingesetzt werden, wo Photovoltaik, Wind- oder Wasserkraft zur Verfügung stehen.“
Und ich behaupte die Betreiber einer derartigen Anlage werden sich keinesfalls mit „überschüssiger EE“ zufrieden geben, die wollen die Anlage 24/7 betreiben, ansonsten kommt ein horrender Verkaufspreis heraus.
Von überschüssiger EE sind wir sowieso noch Jahrzehnte entfernt und darauf zu warten haben wir wirklich nicht die Zeit.
mit 60% Wirkungsgrand von Strom zu flüssigem Kohlenwasserstoff ist alles andere als Energieverschwenderisch – solange Strom aus regenerativen Quellen verwendet wird, der nicht mit höherem Wirkungsgrad woanders genutzt wird. Anwendungsfall könnten zum Beispiel auch Rettungshubschrauber etc. sein.
47.1 Millionen zugelassene Pkw in Deutschland, als VW up! mit minimalst 44kW motorisiert, ergeben damit eine gesamte Motorenleistung bei Halblast von etwa 1000GW.
Fährt die Bundesrepublik 2019 täglich so 6 Minuten PkW (etwa 10-15km) sind dafür 38TWh pro Jahr bei Teillastleistung (in der Fahrzeugbatterie) oder näher an 100TWh für den Kraftstoff im Tank einzurechnen?
Eine unbequeme Meinung, welche aber die erforderliche Aufbauleistung für Erneuerbare Energien oder Zwischenspeicherung verdeutlicht:
https://www.uni-bremen.de/fileadmin/user_upload/fachbereiche/fb1/iat/AG_Michels/Dokumente/Energiespeicher_und_andere_Probleme_der_Energiewende.pdf
Für eine Dunkelflaute in Deutschland ist zwischen 10-50TWh/Woche an gespeicherte Reserveenergie in einem Energieträger vorzuhalten. Je nach Ausbauszenario für die Erneuerbaren Energien und die Vernetzungsituation in Europa für die nächste direkte Generation?
War ja klar?
….ist es theoretisch möglich, Wirkungsgrade bis zu 60 % zu erreichen –
geben die Forscher zum Wirkungsgrad zum Besten !
Und danach erfolgt die Verbrennung in irgend einem Motor mit 30 % Wirkungsgrad 🙁
Im Vergleich zum direkten Einsatz von Strom im Elektroauto haben diese Prozesse unterirdische
Wirkungsgrade und können nur als reine Stromverschwendung bezeichnet werden !
Deutschland deckt zur Zeit etwa 50 % seines Stromverbrauchs mit Ökostrom.
Wir sind also noch eine ganze Ecke davon entfernt, dass Ökostromüberschüsse vorhanden sind.
Im nächsten Jahr beginnt der Hochlauf der Elektromobilität in Deutschland.
Damit entseht eine Stromspeicherkapazität im GigaWatt-Massstab.
Es braucht dann nur noch ein Mass an Intelligenz im Netz um diese Speicherkapazität
nutzbar zu machen. Hier wären die in diesem Projekt tätigen Wissenschaftler wesentlich
sinnvoller, im Sinne der Energieeffizienz , eingesetzt !
Erfolgt die Verbrennung in KWK wird der Wirkungsgrad wieder höher. Der Wärmebedarf im Winter in einem E-Auto wird bei der Angabe der Reichweite gerne vergessen! Klar ist das nicht doll, aber wissen Sie was besseres, außer weiter fossil? Immerhin könnte man größere Anteile der benötigten Kraftstoffe in der Sahara produzieren und dann in Pipelines transportieren – das würde jedenfalls besser funktionieren, als Desertecs Stromleitungen durchs Mittelmeer.
Denkbar wäre natürlich auch, die Produktion von Biokraftstoffen aus Algen in Zuchtkollektoren. Man ist da schon recht weit. Aber bisher ist das auch noch ziemlich teuer (1-2 Euro pro Liter Kraftstoff) – die Errichtung von Pilotanlagen im industriellen Maßstab ist mir bisher nicht bekannt. Auch die Umweltrahmenbedingungen (Einsatz von Giften, Reststoffe, Rohstoff- und Wasserbedarf) kenne ich nicht.
PtX-Anlagen, die hier laufen, werden wohl nur die Überschussproduktion aufnehmen dürfen. Wenn sie auf kontinuierlichen Betrieb angewiesen sind (was hier aufgrund der notwendigen Nutzung von Abwärme aus bestimmten Prozessschritten in anderen so sein wird), müssten sie das dann mit Hilfe von Batteriespeichern (o.ä.) gewährleisten. Wärme lässt sich allerdings billiger speichern als Strom, das wäre vielleicht sinnvoller.