Im Berichtszeitraum wurden im Projekt Res2CNG große Fortschritte erzielt. Arbeitspakete zu grundlegenden Fragestellungen wie Biomassevergasung und -bereitstellung sowie die Zusammenstellung von Literatur zur Hochtemperaturelektrolyse wurden abgeschlossen. Thermodynamische Berechnungen zur Methanisierung legten die Basis zur Auswahl verschiedener Methanisierungskonzepte. Erste Abschätzungen zur Gasreinigung bilden die Grundlage für eine optimale Wärmeintegration. Im Rahmen des gesamten Konsortiums wurden fünf Prozessketten festgelegt, die mittels Pinch-Analyse verglichen werden. Die CNG- und LNG-Kette werden detailliert betrachtet und jeweils ein realisierbares Wärmemanagement erarbeitet. Die Ergebnisse der umfangreichen Bottom-up-Analyse der SOEC-Technologie fließen in die Technologiesteckbriefe ein, die als Grundlage für die techno-ökonomische Analyse ausgearbeitet werden.
BTL-Kraftstoffe (BTL = biomass to liquid) können Kraftstoffe fossiler Herkunft ersetzen und dabei grundsätzlich neben den CO2-Emissionen bei optimierter Verbrennung zusätzlich auch die Emissionen an Stickoxiden und Rußpartikeln deutlich reduzieren. Darüber hinaus weisen diese Biokraftstoffe eine hohe Ertragseffizienz auf (etwa drei- bis viermal höher als für Bio-Diesel). Das Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) an der Universität Bremen arbeitet seit 2008 in Projekten am Zündverhalten von BTL-Kerosin-und BTL-Diesel-Einzeltropfen. Bisher besteht jedoch eine Lücke zur technischen Anwendung der erlangten Ergebnisse. Ein Hauptproblem liegt dabei in der Vorverdampfung und Vormischung in heißer Hochdruckumgebung, ohne dass das gebildete Gemisch vorzeitig und außerhalb der Brennkammer zündet. Daher soll in diesem Forschungsvorhaben die Zündung technischer Sprays unter maschinenidentischen Bedingungen untersucht werden. Damit werden nicht nur die vorhandenen Simulationen validiert, sondern es sollen auch Gerätegeometrien und -parameter untersucht werden, die denen der Brenner des Bremer Firmenpartners SAACKE GmbH entsprechen. Mit den Forschungsergebnissen will die Fa. SAACKE GmbH eigene Brenner weiterentwickeln.
The CASCATBEL-project (CASCATBEL: CAScade deoxygenation process using tailored nanoCATalysts for the production of BiofuELs from lignocellullosic biomass) aims to design, optimize and scale-up a novel multi-step process for the production of second-generation liquid biofuels from lignocellulosic biomass in a cost-efficient way through the use of next-generation high surface area tailored nano-catalysts. Detailed description: Within the CASCATBEL-project a multi-step process for the production of second-generation biofuels from lignocellulosic biomass in a cost-efficient way will be developed through the use of tailored nano-structured catalysts. The proposed process is based on the cascade combination of three catalytic transformations: catalytic pyrolysis, intermediate deoxygenation and hydro-deoxygenation. The sequential coupling of catalytic steps will be an essential factor for achieving a progressive and controlled biomass deoxygenation, which is expected to lead to liquid biofuels with a chemical composition and properties similar to those of oil-derived fuels. According to this strategy, the best nano-catalytic system in each step will be selected to deal with the remarkable chemical complexity of lignocellulose pyrolysis products, as well as to optimize the bio-oil yield and properties. Since hydro-deoxygenation (HDO) is outlined in this scheme as the ultimate deoxygenation treatment, the overall hydrogen consumption should be strongly minimized, resulting in a significant reduction of the process costs. The use of nano-structured catalysts will be the key tool for obtaining in each chemical step of the cascade process, the optimum deoxygenation degree, as well as high efficiency, in terms both of matter and energy, minimizing at the same time the possible environmental impacts. The project will involve experiments at laboratory, bench and pilot plant scales, as well as a viability study of its possible commercial application. Thereby, the integrated process will be assessed according to technical, economic, social, safety, toxicological and environmental criteria. Focus IUE: IUE is involved in feedstock selection and characterization for the project. The main objective is to estimate current and future availability of lignocellulosic biomass in the EU. In addition IUE participates in an overall process assessment of the project. This is based on technical, economic, social, environmental and toxicological criteria that will be applied along the project to assess the different options being considered. These tasks will be critical for selecting the most convenient intermediate deoxygenation treatment, the optimum catalysts and the optimum operating conditions. Furthermore, a process design will be generated and a feasibility study will be conducted at commercial scale.
Liquid hydrocarbon fuels are ideal energy carriers for the transportation sector due to their exceptionally high energy density and most convenient handling, without requiring changes in the existing global infrastructure. Currently, virtually all renewable hydrocarbon fuels originate from biomass. Their feasibility to meet the global fuel demand and their environmental impact are controversial. In contrast, SUN-to-LIQUID has the potential to cover future fuel consumption as it establishes a radically different non-biomass non-fossil path to synthesize renewable liquid hydrocarbon fuels from abundant feedstocks of H2O, CO2 and solar energy. Concentrated solar radiation drives a thermochemical redox cycle, which inherently operates at high temperatures and utilizes the full solar spectrum. Thereby, it provides a thermodynamically favourable path to solar fuel production with high energy conversion efficiency and, consequently, economic competitiveness. Recently, the first-ever production of solar jet fuel has been experimentally demonstrated at laboratory scale using a solar reactor containing a ceria-based reticulated porous structure undergoing the redox cyclic process. SUN-to-LIQUID aims at advancing this solar fuel technology from the laboratory to the next field phase: expected key innovations include an advanced high-flux ultra-modular solar heliostat field, a 50 kW solar reactor, and optimized redox materials to produce synthesis gas that is subsequently processed to liquid hydrocarbon fuels. The complete integrated fuel production chain will be experimentally validated at a pre-commercial scale and with record high energy conversion efficiency. The ambition of SUN-to-LIQUID is to advance solar fuels well beyond the state of the art and to guide the further scale-up towards a reliable basis for competitive industrial exploitation. Large-scale solar fuel production is expected to have a major impact on a sustainable future transportation sector.
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. Die INERATEC bearbeitet hierbei die Arbeitspakete AP1.1 bis 1.14 (ohne 1.8) des Forschungsclusters FC-B2. In diesem Forschungscluster sollen intensivierte, modulare und skalierbare Prozesstechnologien zur Umwandlung von CO2 und H2 in emissionsarme Synthesekraftstoffe sowie in Spezialchemikalien mit hoher Wertschöpfung entwickelt werden. Besonderes Augenmerk wird dabei auf die Möglichkeit eines autarken und dezentralen Einsatzes der gesamten Prozessketten gelegt. Kernanforderungen sind Kompaktheit, hohe energetische Gesamteffizienz sowie Toleranz gegenüber Lastwechseln und häufigen An- und Abfahrvorgängen.
Das 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. Die TU Bergakademie Freiberg bearbeitet hierbei die Arbeitspakete AP3 und AP6 des Forschungsclusters FC-B2. In diesem Forschungscluster sollen intensivierte, modulare und skalierbare Prozesstechnologien zur Umwandlung von CO2 und H2 in emissionsarme Synthesekraftstoffe sowie in Spezialchemikalien mit hoher Wertschöpfung entwickelt werden. Besonderes Augenmerk wird dabei auf die Möglichkeit eines autarken und dezentralen Einsatzes der gesamten Prozessketten gelegt. Kernanforderungen sind Kompaktheit, hohe energetische Gesamteffizienz sowie Toleranz gegenüber Lastwechseln und häufigen An- und Abfahrvorgängen. Folgende Forschungsthemen sind im Fokus: AP3: Bau und Betrieb einer STF+-Versuchsanlage zur Herstellung von Ottokraftstoffen aus regenerativem Methanol, Katalysatoroptimierung, Variation des Einsatzstoffes; AP6: Untersuchung der Kraftstoffqualität repräsentativer Synthesekraftstoffmuster.
Ziel der Untersuchungen in diesem Forschungsprojekt ist es, verschiedene Varianten für das das am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) in der Entwicklung befindliche bioliq©-Verfahren zur Herstellung von synthetischen Kraftstoffen aus Biomasse zu bewerten und vergleichbar zu machen. Die Entwicklung des bioliq©-Verfahrens ist ein dynamischer Prozess, innerhalb dessen sich ständig neue Varianten für die technische Ausführung des Verfahrens ergeben. Des Weiteren wird der Entwicklungsprozess von vielen zusätzlichen Faktoren, wie beispielsweise politischen und gesellschaftlichen Rahmenbedingungen, gesetzlichen Vorgaben oder auch ökonomischen Aspekten beeinflusst. Unter Berücksichtigung dieser Rahmenbedingungen gilt es, Richtgrößen zu erarbeiten, die es ermöglichen, Aussagen über die weitere Entwicklung der Technologie in Bezug auf die Konkurrenzfähigkeit zu Kraftsoffen fossiler Herkunft zu treffen. Mit Hilfe des bioliq©-Verfahrens lassen sich minderwertige, aschereiche Biomassen in synthetische Kraftstoffe und organische Chemieprodukte umwandeln. Dieses BtL-Verfahren bietet die Möglichkeit, im Gegensatz zu den bereits weit verbreiteten Verfahren zur Herstellung von biogenen Kraftstoffen der ersten Generation, die gesamte Pflanze in Kraftstoff umzusetzen. Neben den daraus resultierenden Vorteilen in Bezug auf den Ackerflächenbedarf, entsteht durch das bioliq©-Verfahren keine Konkurrenzsituation zwischen der Nahrungsmittelproduktion und der Kraftstoffherstellung. Vielmehr können die bei der Nahrungsmittelproduktion anfallenden Abfallprodukte und Pflanzenreste als Einsatzstoff für das bioliq©-Verfahren verwendet werden. Es handelt sich um ein mehrstufiges Verfahren, das zunächst Biomasse, die über große Acker- und Waldflächen verteilt anfällt, in dezentralen Anlagen zu einer pumpfähigen Suspension, dem sogenannten Slurry, verflüssigt, der im Vergleich zur Ausgangsbiomasse eine um den Faktor zehn gesteigerte volumenbezogene Energiedichte aufweist und somit wirtschaftlich transportiert werden kann. Aus diesen zahlreichen dezentralen Anlagen, wird der produzierte Slurry per Bahn in eine große zentrale Anlage transportiert. In dieser zentralen Anlage finden die Vergasung des Slurrys, die anspruchsvolle Aufbereitung und die Umwandlung des Synthesegases in synthetischen Kraftstoff statt.
Die heute in Deutschland und weltweit betriebenen Bioethanolanlagen haben das primäre Ziel, aus zucker- oder stärkehaltigen Pflanzenkomponenten Bioethanol für den Kraftstoffmarkt zu erzeugen. Vor dem Hintergrund deutlich steigender Preise für die landwirtschaftlichen Ausgangsprodukte und die benötigte Energie sowie die nur eingeschränkt steigerbaren Preise für die erzeugten Produkte (d.h. Bioethanol, DDGS) nimmt der ökonomische Druck deutlich zu, die vorhandenen Bioethanolanlagen zu integrierten Bioraffinerien weiterzuentwickeln. Gleichzeitig kommt die Nutzungskonkurrenz der eingesetzten Biomasse für Ernährungszwecke immer mehr in die Diskussion. Vor diesem Hintergrund ist es das Ziel des geplanten Vorhabens, wissenschaftlich-technische Konzepte zu erarbeiten, um ausgehend von vorhandenen Bioethanolanlagen integrierte Bioraffinerien zu entwickeln. Schwerpunkte dabei sind: (i) Verfahrenstechnische Weiterentwicklung und Optimierung der Bioethanolproduktion; (ii) Erweiterung der nutzbaren Biomasseressourcen; (iii) Weitere Wertprodukte; (iv) Entwicklung und Bewertung integrierter Bioraffineriekonzepte. Das Erreichen dieser Ziele wird auch durch die Zusammensetzung des antragstellenden Konsortiums sichergestellt. Neben 10 Forschungseinrichtungen sind 6 Industriepartnern an diesem Projekt beteiligt. Damit kann das Vorhaben direkt und unmittelbar zur Entwicklung und praktischen Unsetzung integrierter Bioraffinerien in Deutschland beitragen.
Im Berichtszeitraum wurden im Projekt Res2CNG große Fortschritte erzielt. Arbeitspakete zu grundlegenden Fragestellungen wie Biomassevergasung und -bereitstellung sowie die Zusammenstellung von Literatur zur Hochtemperaturelektrolyse wurden abgeschlossen. Thermodynamische Berechnungen zur Methanisierung legten die Basis zur Auswahl verschiedener Methanisierungskonzepte. Erste Abschätzungen zur Gasreinigung bilden die Grundlage für eine optimale Wärmeintegration. Im Rahmen des gesamten Konsortiums wurden fünf Prozessketten festgelegt, die mittels Pinch-Analyse verglichen werden. Die CNG- und LNG-Kette werden detailliert betrachtet und jeweils ein realisierbares Wärmemanagement erarbeitet. Die Ergebnisse der umfangreichen Bottom-up-Analyse der SOEC-Technologie fließen in die Technologiesteckbriefe ein, die als Grundlage für die techno-ökonomische Analyse ausgearbeitet werden.
Im Berichtszeitraum wurden im Projekt Res2CNG große Fortschritte erzielt. Arbeitspakete zu grundlegenden Fragestellungen wie Biomassevergasung und -bereitstellung sowie die Zusammenstellung von Literatur zur Hochtemperaturelektrolyse wurden abgeschlossen. Thermodynamische Berechnungen zur Methanisierung legten die Basis zur Auswahl verschiedener Methanisierungskonzepte. Erste Abschätzungen zur Gasreinigung bilden die Grundlage für eine optimale Wärmeintegration. Im Rahmen des gesamten Konsortiums wurden fünf Prozessketten festgelegt, die mittels Pinch-Analyse verglichen werden. Die CNG- und LNG-Kette werden detailliert betrachtet und jeweils ein realisierbares Wärmemanagement erarbeitet. Die Ergebnisse der umfangreichen Bottom-up-Analyse der SOEC-Technologie fließen in die Technologiesteckbriefe ein, die als Grundlage für die techno-ökonomische Analyse ausgearbeitet werden.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 42 |
| Land | 7 |
| Wirtschaft | 2 |
| Wissenschaft | 23 |
| Zivilgesellschaft | 3 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 42 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 42 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 37 |
| Englisch | 11 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Dokument | 8 |
| Keine | 10 |
| Webseite | 28 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 37 |
| Lebewesen und Lebensräume | 37 |
| Luft | 22 |
| Mensch und Umwelt | 42 |
| Wasser | 19 |
| Weitere | 42 |