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Synergies between Direct Air Capture Technologies and Solar Thermochemical Cycles in the Production of Methanol

Prats-Salvado, Enric und Monnerie, Nathalie und Sattler, Christian (2021) Synergies between Direct Air Capture Technologies and Solar Thermochemical Cycles in the Production of Methanol. Energies, 14 (16), Seite 4818. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/en14164818. ISSN 1996-1073.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
4MB

Offizielle URL: http://dx.doi.org/10.3390/en14164818

Kurzfassung

Methanol is an example of a valuable chemical that can be produced from water and carbon dioxide through a chemical process that is fully powered by concentrated solar thermal energy and involves three steps: direct air capture (DAC), thermochemical splitting and methanol synthesis. In the present work, we consider the whole value chain from the harvesting of raw materials to the final product. We also identify synergies between the aforementioned steps and collect them in five possible scenarios aimed to reduce the specific energy consumption. To assess the scenarios, we combined data from low and high temperature DAC with an Aspen Plus® model of a plant that includes water and carbon dioxide splitting units via thermochemical cycles (TCC), CO/CO2 separation, storage and methanol synthesis. We paid special attention to the energy required for the generation of low oxygen partial pressures in the reduction step of the TCC, as well as the overall water consumption. Results show that suggested synergies, in particular, co-generation, are effective and can lead to solar-to-fuel efficiencies up to 10.2% (compared to the 8.8% baseline). In addition, we appoint vacuum as the most adequate strategy for obtaining low oxygen partial pressures.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/143543/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Synergies between Direct Air Capture Technologies and Solar Thermochemical Cycles in the Production of Methanol
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Prats-Salvado, Enricenric.pratssalvado (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9044-1920NICHT SPEZIFIZIERT
Monnerie, Nathalienathalie.monnerie (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sattler, ChristianChristian.Sattler (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4314-1124NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:7 August 2021
Erschienen in:Energies
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:14
DOI:10.3390/en14164818
Seitenbereich:Seite 4818
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Boland, J.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
Name der Reihe:Feature Papers in Energy, Environment and Well-Being
ISSN:1996-1073
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Thermochemical cycles; direct air capture; methanol production; process integration; solar energy.
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Chemische Energieträger
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SW - Solar- und Windenergie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Solare Brennstoffe, V - Future Fuels
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Future Fuels > Bewertung solarer Produktionsverfahren
Hinterlegt von: Prats Salvado, Enric
Hinterlegt am:07 Sep 2021 09:22
Letzte Änderung:07 Sep 2021 09:22

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