Power to gas ( PtG ) is a technology for producing hydrogen and methane using electricity, while power to liquids ( PtL ) is an electricity-based process for the generation of liquid fuels. Jointly with other so-called power-to-x technologies PtG and PtL make it possible to provide renewable energies for all applications. This position paper assesses the role and prospects of the power-to-gas/power-to-liquids (PtG/PtL) technology in a fully renewable energy system and identifies, in particular, the challenges for integration and further development of this technology in the ongoing transformation process, which should be addressed in the next few years. Veröffentlicht in Position.
Das Projekt "Bio fuel oil for power plants and boilers" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Department für Biologie, Zentrum Holzwirtschaft, Ordinariat für Chemische Holztechnologie und Institut für Holzchemie und Chemische Technologie des Holzes der Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft durchgeführt. General Information/Objectives: The present proposal is aimed at: 1) generating performance, emission and cost data for flash pyrolysis oil (biofuel oil) utilization schemes focusing on the market quality of the oil as a fuel for two applications: stationary medium-speed diesel engine power plant and medium scale oil boilers, 2) developing downstream units of oil production, improving the oil quality and establishing fundamental understanding of biomass pyrolysis, and 3) establishing a network of potential producers and users. The cooperation includes potential pyrolysis oil producers and users, biomass producers, power and energy companies, universities and research institutions. Technical Approach Flash pyrolysis oil (bio fuel oil) is the lowest cost biomass-derived liquid fuel. Only relatively recently has enough oil been available for utilization tests. The complete utilization chain, where biomass-derived biofuel oil is employed as diesel power plant fuel, will be studied. The engines in question are pilot injected medium and high speed engines available approximately in the size range of 50-5000kWe. Another related topic is the use of biofuel oil as heating oil for small boilers in the size range of 50-500kWt. Use of pyrolysis oil in existing or slightly modified heating boilers on this scale could be the first economic application of biofuel oil in countries of high fuel oil taxation. Expected Achievements and Exploitation One of the problems with the introduction of biomass into energy infrastructure is the high cost of transporting and storing biomass. In addition, there are extra investment costs in solid biomass utilization systems compared to systems using liquid fuels. Flash pyrolysis is estimated to be the lowest cost route to liquid biofuel. Introducing a low cost biofuel oil would lead to a considerable expansion of markets for biofuels. Biomass flash pyrolysis oil production and utilization is still at an early stage of development and, to achieve the critical mass needed to increase knowledge in the field, experts from different countries and different organizations have to be assembled. It is unlikely that any one company or country is able to develop new promising yet poorly developed processes for commercial bio fuel operation. Through the network character of the project it will be possible to utilize and upgrade information for wider use. Within this consortium the results may be used directly in the pilot plant operations. Biofuel oil quality requirements will be common for all European pyrolysis process operators. Potential pyrolysis oil producers and users, biomass producers, and power and energy companies participating may employ results in their future operations. Prime Contractor: Technical Research Centre of Finland, Energy Process Technology; Espoo; Finland.
Das Projekt "Teilvorhaben: Steam Reformer for Liquid Fuels" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von WS Reformer GmbH durchgeführt. Ziel des Teilprojektes ist die Entwicklung eines Gasprozessormoduls auf Dampfreformierungsbasis in der Klasse 5kWel bzw. 5 Nm3 /h Wasserstoffleistung für den Einsatz in einer Fahrzeug-APU mit den folgenden Eigenschaften: Gewicht ca. 60kg, Volumen ca. 70l, Lebensdauer 5000h, Kraftstoff: Benzin, Diesel, Start-Zeit max. 30min, Kraftstoff- und Luftversorgung integriert, Gasqualität tauglich für HT-PEM, Wirkungsgrad ca. 80Prozent. Als Basis dient der FLOX reformer compact C4. WP 0 umfasst die Aufwendungen für begleitende Umfänge im Projektmanagement und aktive Mitarbeit im executive und general board. InWP 1 unterstützt WS Reformer den WP-Leader FHG-ISE bei der Formulierung des Lastenheftes für das Funktionsmuster (WP1) und den Demonstrator (WP6). Dazu wird ein Prozess-Simulationstool erstellt und die technischen Randbedingungen des Reformers bestimmt. Dann wird ein erster Prototyp, basierend auf Methanol gefertigt und geliefert. Unter Berücksichtigung der besonderen Anforderungen des FLOX reformer compact wird der Projektpartner Fraunhofer ISE in WP5 ein screening potentiell geeigneter Katalysatorsysteme durchführen und Vorschläge für ein Entschwefelungskonzept machen und testen. Basierend auf diesen Daten wird WS Reformer Reaktoren und die thermische Integration auslegen Prototypen für Diesel und Benzin liefern.
Das Projekt "Erzeugung von Kraft und Waerme in kleinem Massstab aus Bio-Rohoel mittels Stirling-Motor" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von WS Wärmeprozesstechnik GmbH durchgeführt. General Information/Objectives of the Project: The main objectives of this project include: - the development of feedstock logistics for BCO production via fast pyrolysis - the scale-up potential of biomass fast pyrolysis will be clearly deducted - the production of BCO for fuelling a Stirling engine for CHP generation - the development of a suitable burner to fuel BCO and further adaptations in an existing Stirling engine - the techno-economics of the technology including Life Cycle Assessment (LCA) the market studies for the penetration of both fast pyrolysis technology and end-use applications of BCO. Technical Approach: Renewable energies, and in particular biomass, are among the most suitable options to gradually replace conventional energy sources and stabilise CO2 emissions related to electricity and heat generation. A liquid fuel derived from solid biomass by fast pyrolysis (Bio-Crude-Oil or BCO), will be of great interest for the fuelling of efficient, in the small-scale (less than 150 kWe) engines for Combined Heat and Power (CHP) production. The project will consist of 6 main tasks, namely: Task 0: Project co-ordination; Task 1: Production, characterisation and supply of feedstock for BCO Task 2: Production and characterisation of BCO; Task 3: Fast pyrolysis scale-up potential; Task 4: Usage of BCO in a Stirling engine for electricity production, performance and emissions; Task 5: Assessment of techno-economics including LCA and market studies. Expected Achievements: It is expected that immediately after the end of this project, pilot plants can be safely designed for different suitable sites in Europe for demonstration and market introduction. The consortium comprises well experienced partners from applied research and technological promotion, education, industry as well as an international organisations which serves an overall EU policy. Hence, the expected achievements of the project will result in the following industrial benefits: - the production and logistics of suitable feedstocks will be optimised - the production of the BCO will be technically proven and - the scale-up potential of the fast pyrolysis technology will be duly investigated - the combustion of BCO in the burner of a Stirling engine for CHP production will be mastered - the emissions of (NOX, SOx and particulates) will be minimised in accordance with EU requirements - the economics of the entire process from energy crop to CHP will be analysed and evaluated - the market studies for the fast pyrolysis technology end end-use applications will be carried out. As the overall objective of this project is the preparation of the BCO production technology for industrial market introduction, the partners involved in the project will take an immediate and direct advantage of the results... Prime Contractor: Agricultural University of Athens, Laboratory of Farm Structures, Department of Land Reclamation and Agricultural Engineering; Attiki/Greece.
Das Projekt "A novel approach for the integration of biomass pyrolytic conversion processes in existing markets of liquid fuels and chemicals" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Physikalische Elektronik durchgeführt. General Information/Objectives: The proposed integrated approach has the following objectives: - Pyrolysis of various feedstocks, e.g. straw, around donax, hardwood (eucalyptus species) and softwood (pine species). - Evaluation of characteristics of qualified feedstocks (ultimate and proximate analysis and calorific value). - Optimization of flash pyrolysis and combustion processes to increase liquid yields and improve liquids quality. - Close-coupling of existing biomass conversion (CFB reactor), post treatment (product stream dedusting and pyrolysis vapour quenching) and upgrading (plasma reactor) processes - Derivation of scale-up rules for flash pyrolysis plants. - Setting-up of requirements for risk analysis of integrated advanced pyrolysis systems including detailed study on techno economics for either heat or power applications. - Proposals for the removal of barriers to introduce pyrolysis liquids to niche markets, e.g. refinery infrastructure. Technical Approach In the framework of previous R and D programmes, a novel reactor configuration, suitable for the maximisation of the liquid products derived from biomass flash pyrolysis has been constructed and tested. It is a Circulating Fluidised Bed (CFB) reactor, which is fuelled by partial combustion of the by-products of the pyrolytic process. This is achieved by recirculation of the by-product char to the lower portion of the CFB reactor, where it is combusted, providing the energy requirements to carry out the biomass devolatilization process. Results have shown total liquid yields of 55-60 per cent wt, based on maf feedstock. However essential process modifications (e.g. hot gas filtration and liquid recovery based on direct quench of pyrolysis vapours)are required to improve quality and further increase liquid yields. Moreover, the liquid products have to be analyzed and upgrading techniques (such as hydrotreatment of zeolite cracking) thoroughly investigated prior to applying the process at a larger scale. A scale up procedure (for plants up to 1 tonne maf biomass/h) should furthermore be based on robust results derived by large-scale hydrodynamics study. Finally, market applications of the overall process require a detailed risk analysis as well as an assessment of the necessary procedures to accelerate pyrolysis products penetration in the existing infrastructure of liquid fuels and chemicals. Expected Achievements and Exploitation The output of the project include: - a breakthrough in pyrolysis liquid upgrading technology - derivation of scale-up rules to minimize risks associated to changing fluid dynamics in larger systems. - development of an integrated scheme for biomass conversion - techno economic assessment of the concept - ... Prime Contractor: Agricultural University of Athens, Department of Land Reclamation and Agricultural Engineering, Laboratory of Farm Structures; Athens; Greece.
Das Projekt "Rückführung des Treibhausgases CO2 in den Energiekreislauf durch seine Reduktion in flüssiges Ethanol" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg, Fakultät Allgemeinwissenschaften und Mikrosystemtechnik, Kompetenzzentrum Nanochem durchgeführt. Das Projekt ReduCO2 macht das Recycling des klimaschädlichen Verbrennungsgases CO2 in flüssigen Treibstoff wie Ethanol wirtschaftlich möglich. Die chemische Bindung des CO2 zu Ethanol erfolgt durch Elektrolyse an einem Katalysator. Die wirtschaftliche und effiziente Umsetzung wird durch den Einsatz mikro- und nanotechnologischer Strukturierungs-methoden und neuer Graphitstrukturen gelingen. Gleichzeitig entsteht ein dringend benötigter dauerhafter Speicher für zeitweilig überschüssige Solar- oder Windenergie in Form von lagerbarem Brennstoff. Der neue komplex zusammengesetzte Katalysator integriert in einer neuentwickelten Elektrolysezelle bietet eine hohe Ausbeute mit hoher Energieeffizienz und unterdrückt die Bildung unerwünschter Produkte. Um dies zu erforschen und zu optimieren hat sich ein deutschlandweites Forschungsnetzwerk bestehend aus der OTH Regensburg, der TH Deggendorf, der Universität zu Kiel und den Firmen ESy-Labs und Infineon AG gebildet. Dafür wirken die Kompetenzen in den Bereichen Mikro-, Nanotechnologie und Mikrofluidik (Prof. Dr. A. Lechner und Prof. Dr. M. Kammler, OTH Regensburg; Prof. R. Förg, TH Deggendorf), Partikuläre Nanotechnologie (Prof. Dr. Faupel, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel), chemische Elektrosynthese (Firma ESy-Labs) und Graphittechnologie (Infineon AG, centrotherm AG) zusammen. Der ökonomische und ökologische Nutzen der Ergebnisse wird von Experten verfolgt (Prof. Dr. M. Sterner, OTH Regensburg). Die Firmen ESy-Labs, Infineon AG und centrotherm AG werden die Ergebnisse verwerten und gemäß den Anforderungen des Marktes in die Produktion überführen. Am Ende wird in einem Demonstrator die Umsetzbarkeit für den industriellen Einsatz im Großmaßstab gezeigt. So soll es bald Realität werden, dass aus Brennstoffen nach Verbrennung klimaneutral erneut Brennstoffe gewonnen werden, und überschüssige grüne Energie endlich ihre Speicherform findet, im Sinne eines ökologischen Kreislaufs.
Germany aims at total greenhouse gas (GHG) emissions reductions of 80-95% until 2050 compared to 1990. A new scenario study by the German Federal Environment Agency (Umweltbundesamt, UBA) shows that even the ambitious 95% path is viable from a technical point of view. In a first step, it could be shown that a power supply for Germany based entirely on renewable energy sources (RES) is technically and ecologically feasible by 2050. Three radically different scenarios were developed which demonstrated that there are viable paths towards such a target. On the way to a GHG neutral society, however, considering all relevant GHG emitting sectors becomes indispensable. UBA has therefore developed a scenario for a GHG neutral Germany with emissions reductions of up to 95 % versus 1990. It becomes obvious that along with the electricity sector, particularly the heat and transport sectors must become completely CO2 neutral, as well, while others such as agriculture and certain industrial processes cannot eliminate all emissions. Whereas in Germanys current energy system storage is not yet an economic option to enhance flexibility, the demand for energy storage grows rapidly in the studied scenario. Herein, the major technology is the conversion of electric power into hydrogen, methane (Power to Gas), and liquid fuels (Power to Liquid). This allows for easy storage within the existing natural gas system plus beneficial coupling of the different sectors. The stored methane is a versatile material which can be either reconverted into electricity on demand or used as fuel for both heating and transport or as a basis for further chemical processes. Hence, in the long run PtG and PtL could be a core element of the whole energy market in a GHG neutral society.Quelle: Nowakowski, Mark; Purr, Katja:Energy Storage for a Greenhouse Gas Neutral Society: Demand and Long-Term Strategy [Elektronische Ressource] / Mark Nowakowski ; Katja Purr. - S. 1-7 : graph. Darst. In: Conference Presentations and Materials of the "9th International Renewable Energy Storage Conference : 9-11 March 2015. - Bonn. - (2015), S. 1
Das Projekt "Design and planning of a demonstration power station with circulating pressurized fluidized bed firing" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Dawid-Saar durchgeführt. Objective: Design and construction of a coal fired power plant based on a combined cycle technology successfully applied to combustion of widely varying fuels for the purpose of steam generation and power production under environmentally acceptable conditions and net efficiency of more than 40 per cent for small plants (40 MWe) and a net efficiency of more than 45 per cent for large plants (smaller than 100 MWe). General Information: For clean gaseous and liquid fuels, combined cycle power plant engineering has in the meantime be accepted. This technology is less expensive and more efficient than that of conventional power plants. If coal is to be used in combined cycle power plant, efficient fuel gas and/or flue gas cleaning is an indispensable requirement. A direct and simple procedure to burn coal under pressure and than clean the flue gases at combustion temperature and combustion pressure with directly following expansion of the flew gas in a gas turbine with high thermal efficiency is the pressurized fluidized bed combustion of coal. Within the project the design of a bubbling pressurized fluidized bed combustor and the design of a circulating pressurized fluidized bed combustor was investigated as a basic for the realisation of a demonstration plant. In the bubbling pressurized fluidized bed combustor heat release and heat transfer are simultaneously taking place in the fluidized bed. This approach is attractive for it leads to very compact solutions. However, the complex requirements resulting from combustion, emission control, heat transfer, part load operation and dynamic process also entail some disadvantages. This comprises are not so notable in the circulating fluidized bed combustion due to separation of functions. In case of bubbling pressurized fluidized bed combustor, the entire combustion air flows through the fluidized bed. With due regard to possible erosion, the fluidizing velocity is limited to 1 m/sec, resulting in a relatively large cross section of the fluidized bed and a large pressure vessel diameter. In the circulating pressurized fluidized bed combustor, the combustion reactor does not contain any immersion-typ heating surfaces. Thus, the fluidizing velocities can be increased to up 5 m/sec which reduces the vessel diameter accordingly. The fluid bed heat exchanger for the circulating pressurized fluidized bed combustor can be conceived at discretion as regards its height/diameter ratio, owing to the small particle diameter of the circulating ash, the fluidizing velocity is here below 0.3 m/sec. Erosion problems are not anticipated in contrast to bubbling pressurized combustion systems. In bubbling pressurized fluidized bed combustion, the bed temperature is given for kinetic-reaction reasons. The transfer coefficient depends on the mean particle diameter and, as a result on the fuel preparation. Thus, dimensioning of the bed heating surface also depends on the fuel and its particle size ...
Das Projekt "FH-Kooperativ 1-2020: Rückführung des Treibhausgases CO2 in den Energiekreislauf durch seine Reduktion in flüssiges Ethanol (ReduCO2)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Deggendorf THD, Technologie Campus Teisnach - Sensorik, Fakultät für angewandte Naturwissenschaften und Wirtschaftsingenieurwesen durchgeführt. Das Projekt ReduCO2 macht das Recycling des klimaschädlichen Verbrennungsgases CO2 in flüssigen Treibstoff wie Ethanol wirtschaftlich möglich. Die chemische Bindung des CO2 zu Ethanol erfolgt durch Elektrolyse an einem Katalysator. Die wirtschaftliche und effiziente Umsetzung wird durch den Einsatz mikro- und nanotechnologischer Strukturierungs-methoden und neuer Graphitstrukturen gelingen. Gleichzeitig entsteht ein dringend benötigter dauerhafter Speicher für zeitweilig überschüssige Solar- oder Windenergie in Form von lagerbarem Brennstoff. Der neue komplex zusammengesetzte Katalysator integriert in einer neuentwickelten Elektrolysezelle bietet eine hohe Ausbeute mit hoher Energieeffizienz und unterdrückt die Bildung unerwünschter Produkte. Um dies zu erforschen und zu optimieren hat sich ein deutschlandweites Forschungsnetzwerk bestehend aus der OTH Regensburg, der TH Deggendorf, der Universität zu Kiel und den Firmen ESy-Labs und Infineon AG gebildet. Dafür wirken die Kompetenzen in den Bereichen Mikro-, Nanotechnologie und Mikrofluidik (Prof. Dr. A. Lechner und Prof. Dr. M. Kammler, OTH Regensburg; Prof. R. Förg, TH Deggendorf), Partikuläre Nanotechnologie (Prof. Dr. Faupel, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel), chemische Elektrosynthese (Firma ESy-Labs) und Graphittechnologie (Infineon AG, centrotherm AG) zusammen. Der ökonomische und ökologische Nutzen der Ergebnisse wird von Experten verfolgt (Prof. Dr. M. Sterner, OTH Regensburg). Die Firmen ESy-Labs, Infineon AG und centrotherm AG werden die Ergebnisse verwerten und gemäß den Anforderungen des Marktes in die Produktion überführen. Am Ende wird in einem Demonstrator die Umsetzbarkeit für den industriellen Einsatz im Großmaßstab gezeigt. So soll es bald Realität werden, dass aus Brennstoffen nach Verbrennung klimaneutral erneut Brennstoffe gewonnen werden, und überschüssige grüne Energie endlich ihre Speicherform findet, im Sinne eines ökologischen Kreislaufs.
Das Projekt "FH-Kooperativ 1-2020: Rückführung des Treibhausgases CO2 in den Energiekreislauf durch seine Reduktion in flüssiges Ethanol (ReduCO2)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg, Fakultät Allgemeinwissenschaften und Mikrosystemtechnik, Kompetenzzentrum Nanochem durchgeführt. Das Projekt ReduCO2 macht das Recycling des klimaschädlichen Verbrennungsgases CO2 in flüssigen Treibstoff wie Ethanol wirtschaftlich möglich. Die chemische Bindung des CO2 zu Ethanol erfolgt durch Elektrolyse an einem Katalysator. Die wirtschaftliche und effiziente Umsetzung wird durch den Einsatz mikro- und nanotechnologischer Strukturierungs-methoden und neuer Graphitstrukturen gelingen. Gleichzeitig entsteht ein dringend benötigter dauerhafter Speicher für zeitweilig überschüssige Solar- oder Windenergie in Form von lagerbarem Brennstoff. Der neue komplex zusammengesetzte Katalysator integriert in einer neuentwickelten Elektrolysezelle bietet eine hohe Ausbeute mit hoher Energieeffizienz und unterdrückt die Bildung unerwünschter Produkte. Um dies zu erforschen und zu optimieren hat sich ein deutschlandweites Forschungsnetzwerk bestehend aus der OTH Regensburg, der TH Deggendorf, der Universität zu Kiel und den Firmen ESy-Labs und Infineon AG gebildet. Dafür wirken die Kompetenzen in den Bereichen Mikro-, Nanotechnologie und Mikrofluidik (Prof. Dr. A. Lechner und Prof. Dr. M. Kammler, OTH Regensburg; Prof. R. Förg, TH Deggendorf), Partikuläre Nanotechnologie (Prof. Dr. Faupel, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel), chemische Elektrosynthese (Firma ESy-Labs) und Graphittechnologie (Infineon AG, centrotherm AG) zusammen. Der ökonomische und ökologische Nutzen der Ergebnisse wird von Experten verfolgt (Prof. Dr. M. Sterner, OTH Regensburg). Die Firmen ESy-Labs, Infineon AG und centrotherm AG werden die Ergebnisse verwerten und gemäß den Anforderungen des Marktes in die Produktion überführen. Am Ende wird in einem Demonstrator die Umsetzbarkeit für den industriellen Einsatz im Großmaßstab gezeigt. So soll es bald Realität werden, dass aus Brennstoffen nach Verbrennung klimaneutral erneut Brennstoffe gewonnen werden, und überschüssige grüne Energie endlich ihre Speicherform findet, im Sinne eines ökologischen Kreislaufs.