Synthetische Kraftstoffe sind neben Batterie- und Brennstoffzellenantrieben ein weiterer technologischer Baustein, um die Mobilität von morgen nachhaltig und klimaneutral zu gestalten. Das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) beauftragt, eine Pilot-Anlage zur Produktion klimaneutraler Synthetik-Kraftstoffe im industriellen Maßstab zu planen.
Mit der Pilot-Anlage will das BMVI die Markteinführung strombasierter
Kraftstoffe beschleunigen. Das Vorhaben ist Teil des BMVI-Gesamtkonzepts zur
Förderung alternativer Kraftstoffe, um deren Entwicklung und Herstellung zu
unterstützen.
Bundesminister Andreas Scheuer: „Unser Ziel ist es, klimaneutral zu fliegen.“
„Mit dem Umstieg auf strombasiertes Kerosin können wir im Luftverkehr Millionen
Tonnen an CO2-Emissionen einsparen. Dafür brauchen wir aber bis 2030 mehrere
Millionen Tonnen an klimaneutralem Treibstoff. Strombasierte Kraftstoffe werden
derzeit noch nicht in marktfähigen Mengen produziert. Deshalb haben wir das DLR
beauftragt, gemeinsam mit Partnern aus Forschung und Industrie eine
Produktionsanlage zu konzeptionieren, damit wir den Kraftstoff wirtschaftlich produzieren
und schneller in den Einsatz bringen können.
Denn unser Ziel ist es, klimaneutral zu fliegen“, betont Andreas Scheuer, Bundesminister für Verkehr und digitale Infrastruktur.Strombasierte Synthetik-Kraftstoffe, auch Power-to-Liquid-Kraftstoffe (PtL) genannt, werden chemisch aus Wasserstoff und Kohlendioxid hergestellt. Strombasiert deswegen, weil der benötigte Wasserstoff mit Strom durch Wasserelektrolyse gewonnen wird. Das Kohlendioxid stammt aus der Luft oder anderen Quellen, wie beispielsweise Biomasse, Müllverbrennungsanlagen oder Zementwerken. Die gewonnenen Kohlenwasserstoffe werden dann zu Benzin oder Kerosin aufbereitet. Mit Strom aus erneuerbaren Energien lassen sich diese Kraftstoffe klimaneutral produzieren.
Federführend erarbeitet das DLR-Institut für Verbrennungstechnik in Stuttgart gemeinsam mit der Technischen Universität Hamburg und der Firma John Brown Voest aus der Griesemann Gruppe im Rahmen der Studie ein Konzept für die Pilot-Anlage. Dazu zählen geeignete Herstellungsverfahren, Produktionsketten sowie die technische Ausstattung. Wichtige Planungskriterien sind Größe, Kosten und Standortfaktoren.
Das DLR führt diese Vorstudie im engen Dialog mit Akteuren aus Industrie und Wissenschaft durch. In einem Stakeholder-Workshop am 21.01.2021 sprachen die Beteiligten über Anforderungen an Produktionsanlagen für strombasierte Kraftstoffe.
Große Mengen machen synthetische Kraftstoffe rentabel
„Synthetische Treibstoffe können ein Baustein auf dem Weg in eine klimaneutrale Mobilität der Zukunft sein. Noch ist deren Herstellung aufwändig und teuer. Aber die Zeit zu handeln ist jetzt. Und das gehen wir mit dieser Anlage an“, so Prof. Karsten Lemmer, DLR-Vorstandsmitglied für Energie und Verkehr. Synthetische Kraftstoffe rentabel zu machen, bedeutet große Mengen zu produzieren und in das bestehende Energie- und Mobilitätssystem zu integrieren. Herausfordernd ist dabei, die gesamte Prozesskette im Blick zu haben.
Pilot-Anlage ist auf jährlich 10.000 Tonnen klimaneutrales Kerosin und Benzin ausgelegt
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ermitteln zunächst, wie großtechnische Anlagen mit Produktionsmengen bis zu 10.000 Tonnen pro Jahr zu einer zeitnahen und wirtschaftlichen Markteinführung synthetischer Kraftstoffe beitragen können. „Weltweit existiert noch keine Gesamtanlage, die strombasierte Kraftstoffe normgerecht im industriellen Maßstab liefern kann. Daher gibt es auch noch keine Erfahrungen auf dem kommerziellen Sektor“, so Prof. Manfred Aigner, Projektleiter und Direktor des DLR-Instituts für Verbrennungstechnik.
Entwicklungsplattform für Schlüsselkomponenten und -technologien
Die Pilot-Anlage soll gleichzeitig als Entwicklungsplattform dienen, um Verfahrenstechniken weiterzuentwickeln. Dabei wollen die Forscherinnen und Forscher Schlüsselkomponenten identifizieren sowie intelligent verschaltete Systemelemente gezielt aufeinander abstimmen. In Forschungsmodulen lassen sich unterschiedliche Einzelprozesse gezielt erproben, optimieren und miteinander verbinden. In der Gesamtanlage können so strombasierte Synthetik-Kraftstoffe mit unterschiedlichen Verfahrensketten herstellt werden.
Die Entwicklungsplattform soll für Forschungseinrichtungen, mittelständischen Unternehmen und der Industrie zur Verfügung stehen, um weitere Technologien zu erproben und voranzutreiben.
Power-to-Liquid-Kraftstoffe sind Teil der Wasserstoffstrategie der Bundesregierung
Der große Vorteil synthetischer, flüssiger Kraftstoffe ist ihre sehr hohe Energiedichte. Daher sind sie insbesondere für den Flug- und Schiffsverkehr geeignet. Zudem lassen sie sich direkt in den Verbrennungsmotoren und in Turbinen bestehender Flotten einsetzen. In der Nationalen Wasserstoffstrategie der Bundesregierung zählen Synthetik-Kraftstoffe zu den wichtigen Bausteinen für moderne und nachhaltige Mobilitätssysteme.
Bild: DLR