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Energetische Nutzung biogener Reststoffe mit AER-Technologie

Ziel des Vorhabens der TBM Technologieplattform Bioenergie und Methan GmbH & Co. KG ist es, die wirtschaftliche und nachhaltige Erzeugung von elektrischer Energie und Wärme aus Biomasse mit Hilfe der neu entwickelten AER (Absorption Enhanced Reforming)-Vergasungstechnologie in einer Anlagengröße von 10 MW Brennstoffwärmeleistung zu demonstrieren. Das neue Verfahren wurde vom Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung Baden-Württemberg (ZSW) entwickelt. Im Vergleich zu bereits existierenden Biomasseanlagen kommen ein neuartiges Bettmaterial und eine veränderte Betriebsweise zur Anwendung, bei der ein wasserstoffreiches Gas erzeugt wird. Das als Bettmaterial eingesetzte Kalziumoxid bewirkt, dass das entstehende Produktgas weniger unerwünschtes CO2 und Teer enthält. Geringere Vergasungstemperaturen erlauben außerdem den Einsatz von holzartigen Biomassereststoffen aus der Landschaftspflege. Dies trägt den hohen Anforderungen an den Standort in der Nähe des Biosphärenreservats Schwäbische Alb Rechnung. Das Produktgas soll in einem Gasmotor in elektrische Energie umgewandelt werden. Die Prozessabwärme soll zum einen in einem ORC-Prozess zur zusätzlichen Erzeugung elektrischer Energie dienen und zum anderen als Fernwärme abgegeben werden. Bei optimalem Betrieb und gleichzeitiger Wärmenutzung können insgesamt rund 26.000 Tonnen CO2 pro Jahr und Anlage eingespart werden.

Biokraftstoff-Potentiale in der Schifffahrt

Biokraftstoffe können eine Möglichkeit sein, die Kohlenstoffintensität des Schiffsverkehrs zu verringern und zugleich die Auswirkungen der durch Schifffahrt verursachten Emissionen zu mildern. Im Auftrag der Europäischen Agentur für die Sicherheit des Seeverkehrs hat Ecofys untersucht, inwieweit Biokraftstoffe fossile Kraftstoffe in der Schifffahrt ersetzen können. Die technischen, wirtschaftlichen, organisatorischen und die Nachhaltigkeitsaspekte einer Einführung von Biokraftstoffen wurden durch theoretische Forschung einerseits und Interviews mit Marktakteuren andererseits untersucht. Die Studie belegt, dass Biokraftstoffe in der Lage wären, die Schifffahrtsindustrie kohlenstoffneutral zu halten und luft- und wasserschädliche Emissionen zu verhindern. Die größten Hindernisse für die Nutzung von Biokraftstoffen im Schiffsverkehr liegen dabei entgegen ursprünglicher Annahmen nicht im technischen Bereich, sondern vielmehr in politischen und organisatorischen Fragestellungen. Basierend auf diesem Bericht veröffentlichte Ecofys auch einen Artikel zum Potential von Biokraftstoffen in der Schifffahrt in dem Magazin Biofuels International. Auch diesen Artikel können Sie hier herunterladen. Mehr über Biofuels International erfahren Sie auf: http://www.biofuels-news.com/.

Energie- und Kohlenstoff-Roadmap für die europäische Chemieindustrie

Ecofys unterstützte den CEFI, bei der Entwicklung und Ausarbeitung der Energie- und Kohlenstoff-Roadmap 2050 . Die Roadmap untersucht, welche Rolle die Chemieindustrie langfristig betrachtet in einem energieeffizienten und emissionsarmen Europa der Zukunft spielen kann. In vier versch. Szenarien werden die zukünftige Nachfrage nach und damit die Produktion von Produkten der chemischen Industrie bis 2050 sowie die Entwicklung und der Einsatz von Energieeffizienz- und kohlenstoffarmen Technologien bewertet. Die Szenarien unterscheiden sich dabei hinsichtlich ihrer Annahmen zum energie- und klimapol. Umfeld in Europa und dem Rest der Welt, zur Entwicklung von Energie- und Rohstoffpreisen sowie der Geschwindigkeit, mit welcher relevante Innovationen voranschreiten. Die Studie untersucht ebenfalls, welche Rolle der europäischen Chemieindustrie in der Bereitstellung von Energieeffizienz- und kohlenstoffarmen Lösungen für andere Wirtschaftsbranchen zukommen kann. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass Produkte der chemischen Industrie in allen Wirtschaftsbereichen Verbesserungen in der Energieeffizienz und der Minderung von Treibhausgasemissionen ermöglichen, wobei sich diese Rolle der Chemieindustrie künftig noch verstärken dürfte. Weiterhin wird in der Studie deutlich, dass die Preisdifferenzen, welche für Energie und Rohstoffe im Vergleich zu den wichtigsten Wettbewerbsregionen bestehen, die globale Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Chemieindustrie gefährden. Eine auf Europa beschränkte und nicht global abgestimmte Energie- und Klimapolitik, welche zu höheren Kosten der europäischen Produktion führt, würde die Wettbewerbsfähigkeit weiter schwächen und zu einer geringeren Produktion in Europa und damit zu vermehrten Importen von chemischen Produkten nach Europa führen. Die Verbesserung der Energieeffizienz wird den größten Beitrag leisten, die zukünftigen Treibhausgasemissionen der europäischen Chemieindustrie zu reduzieren. Des Weiteren können alternative Brennstoffe zur Erzeugung von Prozesswärme sowie die Vermeidung von Lachgasemissionen sich positiv auf die Emissionsminderung auswirken. Darüber hinaus bergen die Dekarbonisierung des Stromsektors und nach 2030 auch die CCS-Technologie zusätzliche Emissionsminderungspotentiale. Wachstum und Innovation wird dabei in den kommenden Jahren bei der Erzielung realer Emissionsminderungen eine entscheidende Rolle zukommen. Angesichts dieser Ergebnisse appelliert die Studie an die politischen Entscheidungsträger, die energie- und klimapolitische Rahmenbedingungen derart zu gestalten, dass Anreize für ein nachhaltiges und effizientes Wachstum der chemischen Industrie geschaffen werden, um die Attraktivität für Investitionen zu steigern und weitere Innovationen zu fördern. Die Studie liefert wertvollen Input für die Diskussion zur europäischen Energieversorgung sowie der post 2020 Klima und Industriepolitik. Ecofys kam die Rolle der Projektkoordination zu und lieferte zudem unabhängige analyt. Beiträge.

Sustainable Electric Architecture Casings, Teilvorhaben: Recycling

Sustainable Electric Architecture Casings, Teilvorhaben: Umsetzung und Validierung

Sustainable Electric Architecture Casings, Teilvorhaben: Ressourceneffiziente Produktentwicklung des Inverters

OptoVirT - Optodiagnostik und Virtualisierung für CO2-emissionsarme Technologien, Teilvorhaben: Technische Entwicklung, Konstruktion, Fertigung, Anlagenintegration und Modifikation der Sonden

Im Zuge der Energiewende werden an Hochtemperaturprozesse erhöhte Anforderungen bezüglich der Last und Brennstoffflexibilität sowie der CO2-Minderung gestellt. Ein großes Potenzial liegt im Design der für diese Prozesse kritischen Prozesszonen (Flammenzonen), in denen die höchsten Energiedichten auftreten. Auf Grund der extremen Prozessbedingungen, die einen messtechnischen Zugang meistens verwehren, ist die Kenntnislage hier noch sehr gering. An der TUBAF (IEC) wurde frühzeitig begonnen, für die Hochdruck-Erdgasspaltung den technikumstauglichen Prototyp für ein optisches Diagnosesystem zur Analyse und Optimierung des Brenners und des Gesamtprozesses zu entwickeln. Im Ergebnis der optischen Flammendiagnostik wurde ein neuer 3D-Brenner mit einer um den Faktor 3 höheren spezifischen Leistung entwickelt. Hier setzt OptoVirT an. TAF und TUBAF planen gemeinsam auf dieser Basis ein industrietaugliches, optisches Diagnosesystem für Hochtemperaturprozesse speziell für Vergasungsreaktoren und Kraftwerkskessel zu entwickeln. Die damit mögliche Flammenanalyse soll zur Aufklärung des realen Strömungsfeldes beitragen. Erstmals können wissensbasierte Lösungen für neue bzw. optimierte Brenner und Reaktoren für die Anforderungen der Energiewende 'on demand' bereitgestellt werden. Diese Lösungen ermöglichen dem deutschen Anlagenbau und den Betreibern optimierte und energieeffiziente, CO2-arme Technologien einzusetzen und flexibler am Energie- und Rohstoffmarkt zu agieren. In Zusammenarbeit mit der TUBAF sollen in den ersten beiden Jahren verschiedene, modular aufgebaute optische Sonden für Kohle-, Öl- und Gassysteme entwickelt und anschließend im Technikumsmaßstab erprobt werden. Dabei sind Versuche an Versuchsständen bzw. -anlagen bei den Antragsstellern geplant. Danach wird 2 Jahre der Praxistest der Sonden in Industrieanlagen im Vordergrund stehen. Die Entwicklung der optischen Sonden erfolgt CFD-gestützt, um vorab gezielte Aussagen zu thermischen Belastungen treffen zu können.

OptoVirT - Optodiagnostik und Virtualisierung für CO2-emissionsarme Technologien, Teilvorhaben: Konzeption, Modellierung, Messtechnik, Sondentest

Im Zuge der Energiewende werden an Hochtemperaturprozesse erhöhte Anforderungen bezüglich der Last und Brennstoffflexibilität sowie der CO2-Minderung gestellt. Ein großes Potenzial liegt im Design der für diese Prozesse kritischen Prozesszonen (Flammenzonen), in denen die höchsten Energiedichten auftreten. Auf Grund der extremen Prozessbedingungen, die einen messtechnischen Zugang meistens verwehren, ist die Kenntnislage hier noch sehr gering. Der Antragsteller hat frühzeitig begonnen, für die Hochdruck-Erdgasspaltung den technikumstauglichen Prototyp für ein optisches Diagnosesystem zur Analyse und Optimierung des Brenners und des Gesamtprozesses zu entwickeln. Im Ergebnis der optischen Flammendiagnostik wurde ein neuer 3D-Brenner mit einer um den Faktor 3 höheren spezifischen Leistung entwickelt. Hier setzt OptoVirT an. Zusammen mit der Firma TAF soll auf dieser Basis ein industrietaugliches, optisches Diagnosesystem für Hochtemperaturprozesse speziell für Vergasungsreaktoren und Kraftwerkskessel entwickelt werden. Die damit mögliche Flammenanalyse soll zur Aufklärung des realen Strömungsfeldes beitragen. Erstmals können wissensbasierte Lösungen für neue bzw. optimierte Brenner und Reaktoren für die Anforderungen der Energiewende 'on demand' bereitgestellt werden. Diese Lösungen ermöglichen dem deutschen Anlagenbau und den Betreibern optimierte und energieeffiziente, CO2-arme Technologien einzusetzen und flexibler am Energie- und Rohstoffmarkt zu agieren. In Zusammenarbeit mit der TAF sollen in den ersten beiden Jahren verschiedene, modular aufgebaute optische Sonden für Kohle-, Öl- und Gassysteme entwickelt und anschließend im Technikumsmaßstab erprobt werden. Dabei sind Versuche an Versuchsständen bzw. -anlagen bei den Antragsstellern geplant. Danach wird der Praxistest der Sonden in Industrieanlagen im Vordergrund stehen. Die Entwicklung der optischen Sonden erfolgt CFD-gestützt, um vorab gezielte Aussagen zu thermischen Belastungen treffen zu können.

ACT ALIGN-CCUS: Beschleunigung des Wachstums CO2-armer Industrie durch CCUS, Teilvorhaben: H2-PLATFORM-Reduzierung der Mobiltitätsemission

Das Projekt ALIGN-CCUS ist ein FuE-Verbundvorhaben mit starker Industriebeteiligung und hat das Ziel die Umsetzung europäischer CCUS-Technologien zu beschleunigen. Hierzu sollen die Hürden für die Umsetzung der gesamten CCUS-Kette untersucht und Technologien sowie Strategien entwickelt werden, um sie zu überwinden.

ACT ALIGN-CCUS: Beschleunigung des Wachstums CO2-armer Industrie durch CCUS, Teilvorhaben RWE: CO2-Wäsche-Optimierung und Demonstration der CCU-Kette

Das Projekt ALIGN-CCUS-Projekt vereint 30 Forschungsinstitute und Industrieunternehmen aus fünf Ländern mit dem gemeinsamen Ziel, den schnellen und kosteneffektiven Einsatz von CO2-Abscheidung, -Nutzung und -Speicherung zu unterstützen. Als FuE-Verbundvorhaben mit starker Industriebeteiligung werden alle Bausteine der CCUS-Prozesskette (CCUS: Carbon Capture Usage and Storage) untersucht und in einem ganzheitlichen Ansatz über die Grenzen der Subprozesse hinweg optimiert. Dies umfasst insbesondere auch Fragen zur weiteren Optimierung der CO2-Abtrennung in Anlagentests, öffentlichen Akzeptanz, Kommunikation über CCUS, Lebenszyklusanalysen und die Untersuchung von Umsetzungsoptionen von CCUS in Regionen der beteiligten Mitgliedsstaaten. Für Deutschland wurde hierfür Nordrhein-Westfalen als möglicher Ort für die Umsetzung von CCU ausgewählt. Die CO2-Emisionen lassen sich nur dann deutlich, nachhaltig und gesellschaftlich akzeptabel senken, wenn alle Sektoren - Energie, Industrie und Transport - dazu beitragen. CCU kann dabei einen Sektor-übergreifenden Nutzen entfalten, der über Klimaschutz hinausgeht. Kohlenstoff kann mehrfach genutzt und fossile Energieträger und Rohstoffe substituiert werden. Chemische Langzeitspeicherung bei einem hohen Angebot von Strom aus fluktuierender regenerativer Erzeugung und Spitzenlast- bzw. Backup-Stromerzeugung aus CCU-Kraftstoffen mit hoher Energiedichte stabilisieren bei Engpässen die Stromnetze. CCU-Kraftstoffe sind darüber hinaus als Plattformchemikalien in verschiedenen Wirtschaftszweigen vielfältig anwendbar, insbesondere Methanol, Dimethylether (DME) und Oxymethylenether (OME3-5). Durch die chemischen Eigenschaften von DME / OME3-5 kann insbesondere der NOx / Ruß-Zielkonflikt innermotorischer Verbrennung gelöst werden, woraus sich ein hohes Emissions-Reduktionspotential im Transportsektor ergibt. CCU und Sektorkopplung eröffnen zudem eine Chance, den Transformationsprozess der Strom- und Rohstoffversorgung und des Transportsektors von 'fossil' auf 'erneuerbar' unter Nutzung existierender Infrastruktur gleitend zu gestalten, die Finanzierbarkeit sicherzustellen und Strukturbrüche mit Risiken für die Versorgungssicherheit zu vermeiden. Als Teilprojekt von ALIGN-CCUS wird eine CCU-Demonstrationsanlage gebaut und die Nutzung des CCU-Produktes Dimethylether (DME) als emissionsarmer Treibstoff für die Stromerzeugung und als Rohstoff für den Transportsektor realisiert.

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