Entwicklung und Bewertung von Verfahrenskonzepten zur Speicherung von fluktuierenden erneuerbaren Energien in flüssigen Kohlenwasserstoffen

Kurzfassung

Zur chemischen Energiespeicherung des fluktuierend anfallenden Stroms aus erneuerbaren Energien finden die „Power-to-X“-Technologien Anwendung. Neben der „Power-to-Gas“-Technologie bietet die „Power-to-Liquid“-Technologie eine interessante Alternative. Flüssige Kohlenwasserstoffe zeichnen sich durch eine hohe volumetrische Energiedichte und einfache Lagerungs- und Transportmöglichkeiten aus. Insbesondere bieten sie ein breites Anwendungsspektrum im Verkehr, als Edukt in der chemischen Industrie aber auch in Kraftwerken zur Stromerzeugung. Technisch und wirtschaftlich bereits etablierte Verfahren zur Herstellung flüssiger synthetischer Kohlenwasserstoffe basieren auf der Fischer-Tropsch-Synthese. Einsatzstoff ist ein aus CO und H2 bestehendes Synthesegas, welches zurzeit aus Kohle oder Erdgas gewonnen wird. Als innovativen Ansatz analysiert das DLR im Rahmen einer Helmholtz-Energie-Allianz Prozesse, für welche das Synthesegas auf nachhaltige Weise erzeugt wird. Mittels Elektrolyse wird Wasserstoff produziert, der in einer umgekehrten Wasser-Gas-Shift-Reaktion mit CO2 zu Synthesegas reagiert. Eine Alternative zu CO2 als Kohlenstoffquelle stellt Biomasse dar. Der Syntheseprozessschritt basiert auf dem Fischer-Tropsch-Verfahren. Eine anschließende Produktaufbereitung ermöglicht die Herstellung definierter Fraktionen für spezifische Anwendungen. Basierend auf diesen Prozessschritten werden unterschiedliche Prozessrouten definiert und mittels einer Prozesssimulation in Aspen Plus abgebildet. Essentielle Ziele der Prozesssimulation sind eine intelligente wärmetechnische und stoffliche Verschaltung sowie eine Optimierung hin zu hohen Stoffumsätzen. Im Rahmen des Vortrags werden die unterschiedlichen Prozessrouten vorgestellt und anhand von Prozessbewertungsgrößen, wie beispielsweise dem Energiebedarf, dem Eduktebedarf, der Wirkungsgrade und der Stoffumsätze, verglichen.