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Regionale und energieautarke Produktion von grünem Wasserstoff durch die direkte Kopplung eines Moduls zur Methanpyrolyse an eine Biogasanlage

Das Projekt "Regionale und energieautarke Produktion von grünem Wasserstoff durch die direkte Kopplung eines Moduls zur Methanpyrolyse an eine Biogasanlage" wird/wurde ausgeführt durch: FLD Technologies GmbH.Die verstärkte Umwandlung von Biomasse in hochwertige Energieträger und hier vor allem in Wasserstoff wird in den nächsten Jahren eine entscheidende Rolle in der Erreichung der nationalen Ziele zur Emissionsreduktion spielen. Durch die Verwendung von biogenen Rest- und Abfallstoffen zur Produktion von Biogas wird bereits ein wichtiger Beitrag geleistet. Das resultierende Biogas wird durch seine Verbrennung jedoch fast ausschließlich für die Erzeugung von Strom und Wärme verwendet, wodurch somit erneut CO2 freigesetzt wird. Ein entscheidender Beitrag für die Reduktion der Treibhausgasemission kann mithilfe dieses Vorgehens folglich nicht geleistet werden. Aus diesem Grund ist das Ziel des Projekts die Entwicklung eines energieautarken Plasma-Pyrolyse Moduls zur Erzeugung von grünem Wasserstoff aus Biomasse mit gleichzeitiger CO2-Entnahme in Form von immobilisiertem Kohlenstoff. Hierfür wird innerhalb der Projektarbeiten eine innovative Verfahrenskette aus Biogasaufbereitung, Umsetzung des Biomethans zu Wasserstoff über einen Mikrowellen-Pyrolysereaktor und die Reinigung des Wasserstoffs entwickelt. Zusätzlich wird die Stromerzeugung für den Spaltungsprozess über ein angegliedertes BHKW entwickelt und dieses Gesamtverfahren zu einer Pilotanlage zusammenführt. Durch die Kopplung des Reaktors an Biogasanlagen wird erstmals die Möglichkeit einer dezentralen Wasserstoff-Produktion mit negativem CO2-Fußabdruck geschaffen und praxisnah demonstriert.

Erneuerbare Energien im Verkehr

Im Vergleich zu den Sektoren Strom und Wärme liegt der Anteil erneuerbarer Energien im Verkehr bislang deutlich niedriger und wächst nur langsam. Die Beiträge der verschiedenen erneuerbaren Energieträger im Verkehr haben sich im Laufe der Zeit verändert. Die Nutzung von Biokraftstoffen stagniert, während immer mehr erneuerbarer Strom im Verkehr genutzt wird. Erneuerbare Energien im Verkehr Der Verkehrssektor ist der Sektor mit dem geringsten Anteil an erneuerbaren Energiequellen. Einschließlich des Stromverbrauchs aus erneuerbaren Energien im Schienen- und Straßenverkehr betrug der Anteil seit dem Jahr 2008 bis zum Jahr 2019 kontinuierlich zwischen fünf und sechs Prozent (siehe Abb. „Anteil erneuerbarer Energien am ⁠ Endenergieverbrauch ⁠ für Verkehr“). Im Jahr 2020 stieg der Anteil der erneuerbaren Energien im Verkehrssektor deutlich von 5,5 % (2019) auf 7,5 %. Ursache für den verhältnismäßig starken Anstieg waren verschiedene Faktoren, insbesondere die Anhebung der ⁠ Treibhausgas ⁠-Minderungsquote von 4 % auf 6 %. Im Jahr 2021 sank – trotz gleichbleibender THG-Quote von 6 % – der Anteil der Erneuerbaren am Energieverbrauch wieder deutlich unter den relativ hohen Wert von 2020. Dies lag vor allem an Mechanismen der Erfüllung der Treibhausgas-Minderungsquote (Übertragungsregelungen im Zuge der der THG-Quote in den Jahren 2019 bis 2021, verstärkte Anrechnungen sogenannter Upstream-Emissionsminderungen bei der Kraftstoffherstellung zur Erfüllung der THG-Quote). Im Jahr 2024 liegt der Anteil der Erneuerbaren am Energieverbrauch im Verkehr bei 7,2 %. Wichtigster Treiber der Entwicklung der letzten Jahre war vor allem der erneuerbare Strom, dessen Verbrauch seit 2020 um 76 % anstieg, während gleichzeitig die Summe der eingesetzten Biokraftstoffe zurückging. Anteile verschiedener erneuerbarer Energieträger Den größten Anteil am Verbrauch erneuerbarer Energieträger im Verkehr hatte im Jahr 2024 mit knapp 49 % Biodiesel , gefolgt von Bioethanol (22 %; siehe Abb. „Verbrauch erneuerbaren Energien im Verkehrssektor im Jahr 2024“). Der Anteil von Biomethan betrug 7 %. Der Kraftstoff kommt erst seit 2011 in relevantem Umfang zum Einsatz, wächst seitdem aber kontinuierlich. Pflanzenöl wurde im Jahr 2007 im Verkehr noch im Umfang von 8,5 ⁠ TWh ⁠ verbraucht. Heute kommt es als Kraftstoff mit einem Verbrauch von 0,03 TWh praktisch nicht mehr zum Einsatz. Der Einsatz von erneuerbarem Strom trägt inzwischen 22 % zum erneuerbaren ⁠ Endenergieverbrauch ⁠ im Verkehr bei. Entwicklung erneuerbarer Energieträger Durch die zunehmende Elektromobilität steigt der Stromverbrauch im Verkehr deutlich. Weil gleichzeitig auch der Anteil der erneuerbaren Energien im Strommix in den vergangenen Jahren deutlich angewachsen ist (vgl. Artikel „ Stromverbrauch “). Damit stieg auch der rechnerisch ermittelte Verbrauch von erneuerbarem Strom im Verkehr stark an (siehe Abb. „Verbrauch erneuerbarer Energien im Verkehrssektor“).

Neue wissenschaftliche und neuartige technische Ansätze für einen effizienten Wärmehaushalt von textilen Biogasspeichern

Das Projekt "Neue wissenschaftliche und neuartige technische Ansätze für einen effizienten Wärmehaushalt von textilen Biogasspeichern" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Karlsruher Institut für Technologie (KIT) - Institut Entwerfen und Bautechnik, Fachgebiet Bautechnologie.

Entwicklung einer innovativen Prozesskette zur optimalen Vergärung von Pferdemist zur Produktion von Biomethan als Kraftstoff

Das Projekt "Entwicklung einer innovativen Prozesskette zur optimalen Vergärung von Pferdemist zur Produktion von Biomethan als Kraftstoff" wird/wurde ausgeführt durch: Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft und Energie.Auf dem Gelände der Pferdezucht Gestüt Lewitz in Mecklenburg-Vorpommern soll eine Biomethananlage zur Vergärung von Pferdemist, Geflügelmist und pflanzlichen Reststoffen errichtet werden. Momentan wird ca. 15 - 20 % des auf dem Gestüt Lewitz anfallenden Pferdemists in einer Biogasanlage verwertet. Der Rest wird ohne Behandlung auf die Felder ausgebracht. Das erzeugte Biomethan soll zu LNG verflüssigt werden und im Wesentlichen zur Dekarbonisierung der Unternehmensgruppe dienen. Die Anlage wird eine Produktionsleistung von ca. 1.000 Nm³/h Biomethan aufweisen und ca. 97.500 t/a Substrate verarbeiten. Der Wirtschaftsdüngeranteil liegt bei 80%. Der Anteil Pferdemist an der Gesamtmenge beträgt rund 72%. Die Gemeinde hat schon den Aufstellungsbeschluss für den Bebauungsplan erlassen sowie einen B-Plan-Vorentwurf genehmigt. Die weitere Erstellung des B-Plans ist in Bearbeitung. Antragsteller sind die Schockemöhle Bioenergie GmbH & Co. KG (nachfolgend Schockemöhle BE genannt) und das Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft und Energie (IBKE). Die Schockemöhle BE übernimmt auch die Projektentwicklung und wird die Anlage zukünftig betreiben. Die geplante Biomethananlage wird den anfallenden Pferdemist aus der Pferdezucht der verschiedenen Standorte in der Lewitz vergären. Die wissenschaftliche Begleitung erfolgt durch das IBKE.

Recycling organischer Reststoffe und CO2 zu Kraftstoffen

Das Projekt "Recycling organischer Reststoffe und CO2 zu Kraftstoffen" wird/wurde ausgeführt durch: CAPHENIA GmbH.reTURN wird ein Verfahren zur Herstellung CO2-neutraler synthetischer Kraftstoffe demonstrieren. Dieses beinhaltet nicht nur das Potenzial signifikanter CO2-Reduktionen, sondern auch das Erzielen einer wesentlichen Effizienzsteigerung in der Produktion synthetischer Kraftstoffe und damit eine drastische Kostenreduktion. Im Verfahren werden drei etablierte Prozessschritte erstmalig in einem skalierbaren Einzelreaktor integriert, um auf Basis von rezykliertem CO2 und Biomethan aus organischen landwirtschaftlichen/ städtischen Restabfällen Synthesegas herzustellen: (1) Plasma-Verfahren mittels Biomethanpyrolyse, (2) Boudouard-Reaktion, (3) heterogene Wassergas-Shift-Reaktion mit anschließendem Quenching. Diese Kombination ermöglicht eine flexible Zusammensetzung des entstehenden Synthesegases, sodass nachfolgend verschiedene Konversionstechnologien als vierter Schritt des reTURN Verfahrens eingesetzt und damit verschiedene klimafreundliche Kraftstoffe oder Grundchemikalien produziert werden können. Das Projekt verwendet die Fischer-Tropsch-Synthese, um die gesamte Prozesskette bis hin zu den Endprodukten in einer Testanlage zu erforschen und zu erproben sowie einen Nachweis der technischen Machbarkeit und Massenmarkttauglichkeit zu erbringen. Schwerpunkte von reTURN sind der Bau und Testbetrieb des neuartigen Reaktors, begleitet von verschiedenen Forschungen am Reaktor, wie bspw. Messkampagnen und einer ökologischen Nachhaltigkeitsbetrachtung mit dem Fokus auf CO2 Äquivalenten. reTURN bietet vielfältige Verwertungsmöglichkeiten, insb. neue Geschäftsmodelle für CAPHENIA und Betreiber von Biogas- bzw. Fermentationsanlagen. Mit dem Einsatz erneuerbarer Energie entsteht zudem ein wesentliches Potenzial für eine nachhaltige Sektorenkopplung des Verkehrs- und Stromsektors. Damit stellt reTURN nicht nur ein Vehikel zur Stärkung der nationalen Vorreiterrolle im Nachhaltigkeitskontext bereit, sondern leistet auch einen entscheidenden Beitrag zum weltweiten Klimaschutz.

THG-Bilanz für die Bereitstellung von Biomethan als Kraftstoff im Rahmen eines Zertifizierungsvorhabens gemäß EU Direktive 2009/28/EC und der BioKraftNachV

Das Projekt "THG-Bilanz für die Bereitstellung von Biomethan als Kraftstoff im Rahmen eines Zertifizierungsvorhabens gemäß EU Direktive 2009/28/EC und der BioKraftNachV" wird/wurde ausgeführt durch: DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH.

Reallabor: NDRL - Norddeutsches Reallabor, Teilvorhaben: 6.2 Synergie von Power to Gas und Bioabfallbehandlung

Das Projekt "Reallabor: NDRL - Norddeutsches Reallabor, Teilvorhaben: 6.2 Synergie von Power to Gas und Bioabfallbehandlung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Stadtreinigung Hamburg, Anstalt öffentlichen Rechts, Abteilung Kommunikation und Innovation.

Entwicklung einer innovativen Prozesskette zur optimalen Vergärung von Pferdemist zur Produktion von Biomethan als Kraftstoff, Teilvorhaben 1: Wissenschaftliche Begleitung und Öffentlichkeitsarbeit, Koordination

Das Projekt "Entwicklung einer innovativen Prozesskette zur optimalen Vergärung von Pferdemist zur Produktion von Biomethan als Kraftstoff, Teilvorhaben 1: Wissenschaftliche Begleitung und Öffentlichkeitsarbeit, Koordination" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft und Energie.Auf dem Gelände der Pferdezucht Gestüt Lewitz in Mecklenburg-Vorpommern soll eine Biomethananlage zur Vergärung von Pferdemist, Geflügelmist und pflanzlichen Reststoffen errichtet werden. Momentan wird ca. 15 - 20 % des auf dem Gestüt Lewitz anfallenden Pferdemists in einer Biogasanlage verwertet. Der Rest wird ohne Behandlung auf die Felder ausgebracht. Das erzeugte Biomethan soll zu LNG verflüssigt werden und im Wesentlichen zur Dekarbonisierung der Unternehmensgruppe dienen. Die Anlage wird eine Produktionsleistung von ca. 1.000 Nm³/h Biomethan aufweisen und ca. 97.500 t/a Substrate verarbeiten. Der Wirtschaftsdüngeranteil liegt bei 80%. Der Anteil Pferdemist an der Gesamtmenge beträgt rund 72%. Die Gemeinde hat schon den Aufstellungsbeschluss für den Bebauungsplan erlassen sowie einen B-Plan-Vorentwurf genehmigt. Die weitere Erstellung des B-Plans ist in Bearbeitung. Antragsteller sind die Schockemöhle Bioenergie GmbH & Co. KG (nachfolgend Schockemöhle BE genannt) und das Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft und Energie (IBKE). Die Schockemöhle BE übernimmt auch die Projektentwicklung und wird die Anlage zukünftig betreiben. Die geplante Biomethananlage wird den anfallenden Pferdemist aus der Pferdezucht der verschiedenen Standorte in der Lewitz vergären. Die wissenschaftliche Begleitung erfolgt durch das IBKE.

Aufreinigung von Biogas mittels hochselektiver, keramischer Membranen, Teilvorhaben 2: Gastrennung unter Einsatzbedingungen

Das Projekt "Aufreinigung von Biogas mittels hochselektiver, keramischer Membranen, Teilvorhaben 2: Gastrennung unter Einsatzbedingungen" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH.Ziel des Projektansatzes ZeoClean ist die Entwicklung und Erprobung nanoporöser Materialien als Membranmaterial für die Aufbereitung und Bereitstellung von Biomethan. Der große Vorteil bei Verwendung einer Membran im Vergleich zur Adsorption, zum Strippen oder zur kryogenen Trennung ist einerseits die hohe erzielbare Flussleistung, andererseits auch die chemische und mechanische Stabilität. Hierbei grenzen sich die anorganischen, keramischen Membranen deutlich von den Polymermembranen ab. Adressiert wird im Rahmen dieses Forschungsantrages die Entwicklung anorganischer, keramischer Membranen für Volumina im Bereich bis zu 1.000 m³/h. ZeoClean richtet sich auf die Trennaufgabe von CO2 und CH4 mittels Membrantechnologie aus und verfolgt einerseits die Membranentwicklung mit einer CO2/CH4 Selektivität von mehr als 50 und einer CO2-Permenaz von mindestens 1 m³/(m²hbar) und andererseits die Umsetzbarkeit anhand eines experimentellen Nachweises in realem Biogas. Im Rahmen von ZeoClean soll eine neue und hoch selektive Zeolithmembran entwickelt werden, die nahezu undurchlässig für CH4, sehr hohe CO2-Flüsse aufweist und überaus robust gegen Störstoffe ist. Am meisten interessieren die Zeolithe CHA und DD3R. Für das Erreichen dieser Ziele ist das Vorhaben in zwei Projektphasen gegliedert. Die erste Projektphase 'Materialentwicklung und Funktionsnachweis' adressiert die Entwicklung dieser Membranen. In Abhängigkeit der Entwicklungsergebnisse wird eine zweite Projektphase 'Prototypenentwicklung und Technologie' angestrebt, wo es vordergründig um Skalierung und Pilotierung der Membransynthese, aber auch der Technologieentwicklung im Ganzen gehen soll. Der Fokus de DBI (TV 2) liegt die Testung der am Fraunhofer IKTS entwickelten Membran. Dies beginnt im Labor, wird aber primär an einer Biogas- bzw. Klärgasanlage im Projekt erfolgen. Damit wird gewährleitet, dass die Membran auch bezüglich Stabilität und Trennverhalten im realen Anwendungsfall getestet und bewertet wird.

Recycling organischer Reststoffe und CO2 zu Kraftstoffen, Teilprojekt 2: Prozess- und Verfahrensanalysen am Testreaktor

Das Projekt "Recycling organischer Reststoffe und CO2 zu Kraftstoffen, Teilprojekt 2: Prozess- und Verfahrensanalysen am Testreaktor" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Verbrennungstechnik.reTURN wird ein Verfahren zur Herstellung CO2-neutraler synthetischer Kraftstoffe demonstrieren. Dieses beinhaltet nicht nur das Potenzial signifikanter CO2-Reduktionen, sondern auch das Erzielen einer wesentlichen Effizienzsteigerung in der Produktion synthetischer Kraftstoffe und damit eine drastische Kostenreduktion. Im Verfahren werden drei etablierte Prozessschritte erstmalig in einem skalierbaren Einzelreaktor integriert, um auf Basis von rezykliertem CO2 und Biomethan aus organischen landwirtschaftlichen/ städtischen Restabfällen Synthesegas herzustellen: (1) Plasma-Verfahren mittels Biomethanpyrolyse, (2) Boudouard-Reaktion, (3) heterogene Wassergas-Shift-Reaktion mit anschließendem Quenching. Diese Kombination ermöglicht eine flexible Zusammensetzung des entstehenden Synthesegases, sodass nachfolgend verschiedene Konversionstechnologien als vierter Schritt des reTURN Verfahrens eingesetzt und damit verschiedene klimafreundliche Kraftstoffe oder Grundchemikalien produziert werden können. Das Projekt verwendet die Fischer-Tropsch-Synthese, um die gesamte Prozesskette bis hin zu den Endprodukten in einer Testanlage zu erforschen und zu erproben sowie einen Nachweis der technischen Machbarkeit und Massenmarkttauglichkeit zu erbringen. Schwerpunkte von reTURN sind der Bau und Testbetrieb des neuartigen Reaktors, begleitet von verschiedenen Forschungen am Reaktor, wie bspw. Messkampagnen und einer ökologischen Nachhaltigkeitsbetrachtung mit dem Fokus auf CO2. reTURN bietet vielfältige Verwertungsmöglichkeiten, insb. neue Geschäftsmodelle für CAPHENIA und Betreiber von Biogas- bzw. Fermentationsanlagen. Mit dem Einsatz erneuerbarer Energie entsteht zudem ein wesentliches Potenzial für eine nachhaltige Sektorenkopplung des Verkehrs- und Stromsektors in Deutschland. Damit stellt reTURN nicht nur ein Vehikel zur Stärkung der nationalen Vorreiterrolle im Nachhaltigkeitskontext bereit, sondern leistet auch einen entscheidenden Beitrag zum weltweiten Klimaschutz.

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