Projektinformation

Projektdauer: 01/2020-12/2021

Projektmanager: Fraunhofer IKTS

Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWI)

Projektpartner:
Fraunhofer IKTS
TU Bergakademie Freiberg – Professur für Reaktionstechnik
Ökotec-Anlagenbau GmbH
Sunfire GmbH
TU Dresden - Professur für Prozessleittechnik und Arbeitsgruppe Systemverfahrenstechnik

Assoziierte Partner:
Euspiron GmbH

Projektbeschreibung

In einem auf erneuerbaren Energiequellen basierenden sektorgekoppelten Energie- und Rohstoffsystem besteht die Notwendigkeit zur Speicherung fluktuierend anfallender elektrischer Energie. Hierfür kommen neben Batteriespeichern insbesondere im Hinblick auf die Sektor-kopplung auch stoffliche Speicher in Betracht. Grundlage der unter dem Begriff Power-to-X zusammengefassten Technologien ist meist ein Elektrolyseprozess. Dieses Verfahren kann in einem gewissen Umfang dynamisch auf fluktuierende Bereitstellung elektrischer Energie reagieren, allerdings ist die Speicherfähigkeit des produzierten Wasserstoffs bzw. Synthesegases aufgrund der meist fehlenden Verteilinfrastruktur schlecht. Erschwerend weisen die nachgeschalteten Syntheseprozesse meist nur im stationären Betrieb eine ausreichend hohe Produktselektivität auf. Zufriedenstellende Konzepte, welche die sich aus einem erneuerbaren Energiesystem ergebenden Randbedingungen und die Anforderungen an die Produktqualität zusammenbringen, liegen dabei bisher noch nicht vor.

In Deutschland sind zahlreiche Biogasanlagen vorhanden, deren produziertes Biogas bisher für die Verstromung oder die Aufbereitung zu Methan genutzt wurde. Die Kombination der nachhaltigen Nutzung biogener Reststoffe mit der Power-to-X-Technologie bietet dabei nicht nur den Vorteil, dass für die nachgeschaltete Synthese eine Kohlenstoffquelle vorhanden ist, sondern ermöglicht auch die Entwicklung völlig neuer flexibler Konzepte zur nachhaltigen Bereitstellung chemischer Wertprodukte.

Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Verfahrenskonzepts, welches die flexible Nutzung erneuerbarer Energie und biogener Reststoffe für die Bereitstellung chemischer Wertprodukte ermöglicht. Dabei wird die vollständige Wertschöpfungskette von den Ausgangsstoffen Wasser, Energie und Biogas bis hin zum verwertbaren aufbereiteten Produkt betrachtet. Die Betrachtung des gesamten Verfahrenskonzepts umfasst dabei sowohl eine techno-ökonomische Bewertung, die Identifikation möglicher regulatorischer Hemmnisse als auch die Ableitung möglicher Pfade zur Schaffung geeigneter Rahmenbedingungen für eine Etablierung stofflicher Speicherkonzepte in einem erneuerbaren Energiesystem.

Fokus der Professur für Prozessleittechnik ist hierbei die zielführende Modularisierung solcher dezentraler, kleinskaliger Anlagenkonzepte. Im Rahmen des Projektes wird die Orchestrierung eines solchen aus Einzelmodulen aufgebauten Verfahrens betrachtet und in die Anlagenentwicklung und -auslegung integriert.