Power-to-Liquid
Strombasierte flüssige Synthesestoffe werden aus grünem Wasserstoff (H2) und Kohlenstoffdioxid (CO2) erzeugt. Dabei stehen zwei Syntheseverfahren zur Verfügung. Mit dem Fischer-Tropsch-Verfahren und den nachgelagerten Aufbereitungsverfahren werden Kraftstoffe (z. B. Diesel oder Kerosin) produziert; mit dem Methanol-Syntheseverfahren wird Methanol hergestellt. [Heinemann, C. et al. (2019), S. 21] Der vielseitige Grundstoff Methanol kann in nachfolgenden Prozessen zu weiteren Grundstoffen – wie Ethylen oder Propylen für die chemische Industrie – umgesetzt und auf diese Weise einer stofflichen Nutzung zugeführt werden. Alternativ wird es ebenfalls in der Kraftstoffproduktion eingesetzt. [Bünger, U. et al. (2017), S. 329]
Das Fischer-Tropsch-Verfahren ebenso wie die Methanolsynthese sind seit Jahren in der chemischen Industrie etabliert. Für eine ressourceneffiziente Optimierung dieser beiden Prozesse sind derweil eine stabile Prozessführung und eine kontinuierliche Verfahrensweise entscheidend. [Heinemann, C. et al. (2019), S. 22]
Das für die Power-to-Liquid-Verfahren benötigte CO2 kann aus verschiedensten Quellen genutzt werden: Abgas (z. B. aus Holzheizkraftwerken oder aus Industrieprozessen), Biogasaufbereitung oder Umgebungsluft. Die Verfahren zur CO2-Abscheidung sind aktuell noch in der Technologieentwicklungsphase und weisen daher Verbesserungspotenziale auf. So gestaltet sich die Abscheidung von CO2 aus der Umgebungsluft aufgrund der geringen CO2-Konzentration momentan als am energieintensivsten. Der Energieaufwand ist hier – verglichen mit CO2-Abscheideverfahren aus Abgasen von Verbrennungsprozessen – um ein Vielfaches höher. [Purr, K. et al. (2016), S. 15]
Bei der Erzeugung von strombasierten Flüssigkeiten aus erneuerbarem Strom, Wasser und Kohlenstoffdioxid treten im Zuge des Umwandlungsprozesses, Transports und der Speicherung nach heutigem Stand Energieverluste von bis zu 55 % auf. Zukünftig sollen diese Verluste jedoch aufgrund optimierter Verfahren auf unter 50 % reduziert werden. [Heinemann, C. et al. (2019), S. 16] Daher ist je nach Anwendungsfall zu bewerten, ob klimafreundliche Alternativen wie biobasierte Kraftstoffe oder eine direkte Verwendung von grünem Wasserstoff als Kraftstoff energieeffizienter sind – stets unter der Voraussetzung, eine wasserstoffbetriebene Antriebstechnologie steht zur Verfügung.
Literatur:
Bünger, U.; Michalski, J.; Schmidt, P. und Weindorf, W. (2017): Wasserstoff – Schlüsselelement von Power-to-X. In: Töpler, J. und Lehmann, J., Hg. Wasserstoff und Brennstoffzelle. 2. Auflage, Springer, Berlin, Heidelberg.
Purr, K.; Osiek, D.; Lange, M.; Adlunger, K.; Burger, A.; Hain, B.; Kuhnhenn, K.; Lehmann, H.; Mönch, L.; Müschen, K.; Proske, C.; Schmied, M. und Vollmer, C. (2016): Integration von Power to Gas/Power to Liquid in den laufenden Transformationsprozess. Umweltbundesamt, Dessau-Roßlau [abgerufen am: 22.12.2021].
Heinemann, C.; Kasten, P.; Bauknecht, D.; Bracker, F. J.; Bürger, V.; Emele, L.; Hesse, T.; Kühnle, S.; Seebach, D. und Timpe, C. (2019): Die Bedeutung strombasierter Stoffe für den Klimaschutz in Deutschland. Öko-Institut e.V., Freiburg i. Br. [abgerufen am: 22.12.2021].
Einschätzung für die Anwendenden
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Materialeinsparungsehr hoch
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Energieeinsparungmittel
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THG-Einsparungmittel
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Investitionskostensehr hoch
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Umsetzungsaufwandsehr hoch
Die Angaben zu Material-, Energie- und THG-Einsparungen, Investitionskosten sowie Umsetzungsaufwände sind qualitative Abschätzungen auf vergleichender Basis.
Entwicklungsstadium
- Labor
- Technikum / Demonstrator
- Industrielle Praxis
Labor: Die betrachtete Technologie oder Methodik wird im Labormaßstab entwickelt.
Technikum / Demonstrator: Die betrachtete Technologie oder Methodik wird in einer Technikums- oder Demonstrator-Anlage umgesetzt.
Industrielle Praxis: Die betrachtete Technologie oder Methodik wird in der Produktion oder anderen Anwendungsbereichen eines Industrieunternehmen eingesetzt.