Das Projekt "Demonstration und Potenzialanalyse neuer Technologien zur Sektorkopplung für die Erzeugung von Synthesekraftstoff aus Kohlenstoffdioxid- Teilprojekt Climeworks 'Bereitstellung einer nachhaltigen Kohlenstoffdioxid Quelle durch direkte CO2-Abscheidung aus der Umgebungsluft'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Climeworks Deutschland GmbH durchgeführt. Für die Energiewende im Verkehrssektor bietet das Vorhaben PowerFuel eine einzigartige Kopplung führender Technologien zur Umwandlung von Strom in flüssige Kraftstoffe. Technologisch wird dies ermöglicht, indem strombasierter Wasserstoff aus der Wasserelektrolyse und Kohlenstoffdioxid, abgeschieden aus der Umgebungsluft, zu Kohlenwasserstoffen umgesetzt werden. PowerFuel baut auf eine vorhandene Infrastruktur im Pilotmaßstab auf. CW entwickelt und baut Anlagen zur CO2-Abscheidung aus der Umgebungsluft (Direct Air Capture, kurz DAC) und untersucht im Rahmen ihres Teilprojektes die Wärmeintegration in den Gesamtprozess, sowie eine Optimierung der DAC-Anlage mit dem Ziel der für eine Power-to-Fuel Anwendung nötigen CAPEX und OPEX Reduzierung. Darüber hinaus wird der Aspekt der nachhaltigen Bereitstellung von CO2 als essenzieller Rohstoff für Power-to-Fuel Vorhaben in einer Potenzialanalyse adressiert.
Das Projekt "Demonstration und Potenzialanalyse neuer Technologien zur Sektorkopplung für die Erzeugung von Synthesekraftstoff aus Kohlenstoffdioxid- Teilvorhaben: Gesamtanlagensimulation, -optimierung und -steuerung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens AG durchgeführt. Es werden grundlegende Erkenntnisse zum Gesamtanlagenkonzept, zur Dimensionierung wichtiger Anlagenkomponenten und zur Betriebsführung inkl. Prozessleittechnik erarbeitet. Die zeitaufgelöste Simulation der Gesamtanlage erlaubt die richtige Dimensionierung von Einzelkomponenten (z.B. Elektrolyse, Wasserstoffzwischenspeicherung, Synthese) und schlägt eine optimierte Betriebsführung auf Basis äußerer Einflussfaktoren (z.B. zeitlich variabler Strompreis) vor. Zunächst erstellt Siemens in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern (z.B. INERATEC für die Synthese, CW für die CO2-Bereitstellung) physikalisch-chemische Modelle wie auch Kostenkorrelationen für die Einzelkomponenten. Die Modelle werden in einem Optimierungsverfahren kombiniert. Betriebserfahrung aus dem Anlagenbetrieb (AP1 und AP2) fließt kontinuierlich in die Verbesserung der Komponentenmodelle ein. Ziele sind kostenoptimierte konzeptionelle Auslegung und Betrieb von Power-to-Fuel Gesamtanlagen im industriellen Maßstab. Siemens führt in anderen Projekten Energiesystemanalysen auf nationaler Ebene durch, z.B. die Modellierung des deutschen Energiesystems (Fokus auf Strom, Wärme und Mobilität) vor dem Hintergrund der CO2-Reduktionsziele. Abgeleitete Randbedingungen werden mit der Auslegung von Power-to-Fuel Gesamtanlagen verknüpft. Weiterhin wird die Modellierungsumgebung genutzt, um die Pilotanlage des Energy Lab 2.0 abzubilden und eine optimierte Betriebsstrategie zu entwickeln. Erkenntnisse hieraus werden in einer übergeordneten Prozessleittechnik als Software umgesetzt und getestet. Die Betriebsoptimierung soll auch beispielhaft für größere Anlagen gezeigt werden. Hierbei wird Input aus der Energiesystemmodellierung genutzt, um den Anlagenbetrieb für ein repräsentatives Jahr zu simulieren und wichtige technische und ökonomische Parameter abzuleiten (z.B. Betriebsstunden). Ziel ist eine Betriebsoptimierung auf Basis einer Strompreiskurve als auch bei der direkten Kopplung mit erneuerbaren Stromquellen.
Das Projekt "Phase 3 - Teilprojekt: Regulatorische Aspekte und Transformation von Geschäftsmodellen im Kontext Power-to-Fuel" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität - Recht, Ökonomie und Politik e.V. durchgeführt. In KEROSyN100 soll ein Prozesslayout zur Realisierung der ersten Power-to-Jet Fuel Anlage in einer kommerziell ausgerichteten Demonstrationsumgebung mit hoher Systemdienlichkeit und 100%iger Verwertung von EE-Strom entwickelt werden. Ziel ist die Produktion von grünem Kerosin und die Reduktion von EE-Abregelung. Für den Flugverkehr liegen derzeit keine Alternativen zu kohlenwasserstoffhaltigen Kraftstoffen vor, so dass strombasiertes Kerosin als vielversprechendster Pfad zur Dekarboniserung dieses Sektors gilt. Durch multikriterielle Bewertung relevanter Prozessketten, technologische Weiterentwicklung der Schlüsseltechnologie Methanol-to-Jet Fuel, Erarbeitung geeigneter regulatorischer Rahmenbedingungen und die Umsetzung einer ersten Anlage, soll die Markteinführung von strombasiertem Kerosin auf den Weg gebracht werden.
Das Projekt "Phase 5 - Teilprojekt: Technische Integration und betriebswirtschaftliche Analyse von PtF-Prozessen in einer Raffinerie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Raffinerie Heide GmbH durchgeführt. In KEROSyN100 soll ein Prozesslayout zur Realisierung der ersten Power-to-Jet Fuel Anlage in einer kommerziell ausgerichteten Demonstrationsumgebung mit hoher Systemdienlichkeit und 100%iger Verwertung von EE-Strom entwickelt werden. Ziel ist die Produktion von grünem Kerosin und die Reduktion von EE-Abregelung. Für den Flugverkehr liegen derzeit keine Alternativen zu kohlenwasserstoffhaltigen Kraftstoffen vor, so dass strombasiertes Kerosin als vielversprechendster Pfad zur Dekarboniserung dieses Sektors gilt. Durch multikriterielle Bewertung relevanter Prozessketten, technologische Weiterentwicklung der Schlüsseltechnologie Methanol-to-Jet Fuel, Erarbeitung geeigneter regulatorischer Rahmenbedingungen und die Umsetzung einer ersten Anlage, soll die Markteinführung von strombasiertem Kerosin auf den Weg gebracht werden. .
Das Projekt "Phase 6 - Teilprojekt: Genehmigungsplanung zur Realisierung von PtF-Prozessen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SKL Engineering & Contracting GmbH durchgeführt. In KEROSyN100 soll ein Prozesslayout zur Realisierung der ersten Power-to-Jet Fuel Anlage in einer kommerziell ausgerichteten Demonstrationsumgebung mit hoher Systemdienlichkeit und 100%iger Verwertung von EE-Strom entwickelt werden. Ziel ist die Produktion von grünem Kerosin und die Reduktion von EE-Abregelung. Für den Flugverkehr liegen derzeit keine Alternativen zu kohlenwasserstoffhaltigen Kraftstoffen vor, so dass strombasiertes Kerosin als vielversprechendster Pfad zur Dekarboniserung dieses Sektors gilt. Durch multikriterielle Bewertung relevanter Prozessketten, technologische Weiterentwicklung der Schlüsseltechnologie Methanol-to-Jet Fuel, Erarbeitung geeigneter regulatorischer Rahmenbedingungen und die Umsetzung einer ersten Anlage, soll die Markteinführung von strombasiertem Kerosin auf den Weg gebracht werden.
Das Projekt "Phase 2 - Teilprojekt: Integration eines Power-to-Fuel (PtF) Anlagenmodells in das regionale und überregionale Energiesystem" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DLR-Institut für Vernetzte Energiesysteme e.V. durchgeführt. In KEROSyN100 soll ein Prozesslayout zur Realisierung der ersten Power-to-Jet Fuel Anlage in einer kommerziell ausgerichteten Demonstrationsumgebung mit hoher Systemdienlichkeit und 100%iger Verwertung von EE-Strom entwickelt werden. Ziel ist die Produktion von grünem Kerosin und die Reduktion von EE-Abregelung. Für den Flugverkehr liegen derzeit keine Alternativen zu kohlenwasserstoffhaltigen Kraftstoffen vor, so dass strombasiertes Kerosin als vielversprechendster Pfad zur Dekarbonisierung dieses Sektors gilt. Durch multikriterielle Bewertung relevanter Prozessketten, technologische Weiterentwicklung der Schlüsseltechnologie Methanol-to-Jet Fuel, Erarbeitung geeigneter regulatorischer Rahmenbedingungen und die Umsetzung einer ersten Anlage, soll die Markteinführung von strombasiertem Kerosin auf den Weg gebracht werden. Das DLR-Institut für Vernetzte Energiesysteme (DLR-VE) steuert im Rahmen des Teilvorhabens Integration eines Power-to-Fuel (PtF) Anlagenmodells in das regionale und überregionale Energiesystem' wesentliche Kompetenzen im Bereich der Energiesystemsimulation, -optimierung, -bewertung, der Entwicklung von detaillierten Stromnetzmodellen sowie hinsichtlich der Implementierung, Simulation und Bewertung von Flexibilitätsoptionen zur Projektumsetzung bei. Die geplante PtK-Anlage wird als Power-to-Fuel Anlagenmodell abstrahiert, wobei innerhalb des Projekts der Spezialfall Power-to-Jet Fuel untersucht wird.
Das Projekt "Teilvorhaben T0" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie gGmbH durchgeführt. 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. Das WIKUE bearbeitet hierbei das Arbeitspaket AP4 des Forschungsclusters FC-A3. Das WIKUE betätigt sich ferner in der Roadmap durch Teilnahme an den Projekttreffen. Der Schwerpunkt liegt auf dem Forschungscluster FC-A3. Diesbezüglich wird zum einen untersucht, wie die neue Technologie von Multiplikatoren in Wirtschaft und Gesellschaft (Akzeptanz) wahrgenommen werden wird. Zum anderen werden die Flexibilitätseigenschaften und -optionen der Anwendung sowie die Flexibilitätsanforderungen aus Systemsicht (CO2-Quellen und Stromsektor) dargestellt und bewertet. Darauf aufbauend wird eine Abschätzung des künftig möglichen Flexibilitätsbeitrages der Anwendung vorgenommen. Dazu werden mittels Metaanalyse auch wichtige Trends und Optionen für zukünftig denkbare Einsatzgebiete der Co-Elektrolyse herangezogen. Die Ergebnisse werden dem übergeordneten AP Roadmap zur Verfügung gestellt.
Das Projekt "Teilvorhaben J0" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens AG durchgeführt. 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. Siemens AG bearbeitet hierbei die Arbeitspakete AP 4.1, 4.2, 4.3 und 4.4 des Forschungsclusters FC-A2. Der Schwerpunkt liegt aktuell auf Forschungscluster FC-A2. CO2 direkt, einstufig, elektrochemisch wieder in Rohstoffe mit hoher Wertschöpfung oder auch Energieträger umwandeln zu können, stellt die Umkehrung von Verbrennungs- bzw. anderen Nutzungsprozessen dar. Das Ziel des Forschungsclusters ist die Evaluierung der Elektrolyse von CO2 zu CO bezüglich Selektivität, Energieeffizienz und erreichbaren Strom-dichten in einer industriellen Wertschöpfungskette.
Das Projekt "Teilvorhaben Z0" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institute of Energy Technologies (IET), Grundlagen der Elektrochemie durchgeführt. 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. Das FZ Jülich arbeitet an den Arbeitspaketen AP1.1 bis 1.4, 2, 3.1, 3.2, 4.1 und 4.2 des Forschungsclusters A3 (Schwerpunkt), sowie dem AP2 des FC-A1, den AP1 und 2 des FC A2, AP2.1 und 6.1 des FC-B1. FC-A3: Hochtemperatur Co-Elektrolyse von Kohlendioxid und Wasserdampf bietet eine alternative Technologie zur direkten Umwandlung von elektrischem Strom zu Synthesegas. Ein attraktiver Vorteil der Technologie ist die Möglichkeit durch Variation von Betriebsparametern (Temperatur, Strom, Eduktgas) definierte Synthesegas-Zusammensetzungen zu erzeugen, die für industrielle Anwendungen relevant sind (1 kleiner als H2:CO kleiner als 3). Die technologischen Herausforderungen liegen in der weiteren Erhöhung der Stromdichten, dem Verständnis des funktionalen Zusammenhangs der Betriebsparameter und der Synthesegasstöchiometrie, dem Stackdesign beim Betrieb unter Druck, der Fertigung, sowie der Erhöhung der Lebensdauer. FC-A1: Neue Materialien und Elektroden für die Wasserelektrolyse zur Erzeugung von Hochdruck-H2 FC-A2: Einstufige Reduktion von CO2 zu CO bzw. Synthesegas in wässrigen Elektrolyten FC-B1: Dezentrale H2-Logistik: Speicherung und Verteilung über flüssige Wasserstoffträger
Das Projekt "Teilvorhaben G1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ThyssenKrupp Industrial Solutions AG durchgeführt. 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. thyssenkrupp Industrial Solutions bearbeitet hierbei die Arbeitspakete AP 2.1. und AP 2.2. des Forschungsclusters FC-B3. Das Arbeitspaket 2.1. umfasst Tätigkeiten zur Verfahrensentwicklung und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung. In dem Arbeitspaket 2.2. wird hingegen ein Konzept für eine Pilotanlage entwickelt. Ziel des Projekts FC-B3 ist die Entwicklung eines Gesamtkonzepts zur Herstellung von maßgeschneiderten Oxymethylenethern (OMEx) mit definierter Kettenlänge auf Basis erneuerbarer Energien für deren Nutzung als alternative Dieselkraftstoffe in Verbrennungsmotoren sowie als Bausteine für Polyurethan-Kunststoffe. Der verfolgte Ansatz nutzt als Ausgangsstoffe CO2 und mittels regenerativer elektrischer Energie erzeugtes H2 zur Synthese der nötigen C1-Bausteine oder direkt zu OME-Produkten.
