Forschung an CO2-neutralen Kraftstoffen der Zukunft

High-Performance-Fuels auf Methanol-Basis geplant

Um seine Klimaziele zu erreichen, muss Deutschland bis zum Jahr 2030 seine gesamten CO2-Emissionen im Vergleich zu 1990 um 38 % verringern. Ein Maßnahmenpaket zur Zielerreichung soll die Steigerung des Anteils erneuerbarer Energieträger an der Energieversorgung sein. Die Zeit drängt, daher sind effiziente, ökonomisch sinnvolle und praktikable Lösungen gefragt. Optionen für verschiedene klimaneutrale, strombasierte Kraftstoffe soll das nun gestartete Forschungsprojekt "C³-Mobility" untersuchen. Hergestellt werden sie aus CO2, Wasser und regenerativ erzeugtem Strom. Eine vorab durchgeführte Bewertung ergab, dass für die Herstellung der "Methanolpfad" gute Voraussetzungen bietet, die oben genannten Anforderungen zu erfüllen. Methanol kann als Basisprodukt mit relativ überschaubarem Aufwand in großen Mengen regenerativ hergestellt und anschließend als flüssiger Energieträger einfach transportiert werden. Das Potenzial der infrage kommenden Technologien, bereits kurzfristig einen signifikanten Beitrag zur Reduktion des CO2-Ausstoßes zu leisten, wird als sehr hoch eingeschätzt und daher in diesem Projekt untersucht.

Ausgangspunkt der Forschung wird die Weiterverarbeitung des Methanols zu neuen regenerativen Kraftstoffen für Benzin- und Dieselmotoren sein. Dazu zählen etwa Methanol-to-Gasoline (Methanol zu Benzin, MtG) sowie mittel- und langkettige Alkohole. Ein Schwerpunkt liegt auf der Erzeugung von hochoktanigem Benzin in einer Pilotanlage. Die Entwicklung neuer Kraftstoffsyntheseverfahren und Verbrennungskonzepte wird durch bereichsübergreifende Forschung zu Materialverträglichkeit, Kraftstoffstabilität, Abgasnachbehandlung und Kraftstoffsensorik begleitet.

Die Fahrzeugtauglichkeit der im Projekt hergestellten neuen Kraftstoffe soll ebenso unter realen Fahrbedingungen überprüft werden. Die Anwendungen erstrecken sich dabei von Benzin- und Dieselmotoren im Pkw-Bereich über leichte Nutzfahrzeuge bis hin zu Schwerlast-Nutzfahrzeugen. Dazu werden die anwendungs- und kraftstoffspezifischen Problemstellungen erforscht und insgesamt 8 Demonstrationsfahrzeuge aufgebaut. Zudem wird die Anwendung des in der Demonstrationsanlage zu Testzwecken hergestellten MtG-Kraftstoffes in einer Pkw-Flotte gezeigt.

Die Projektergebnisse münden in eine ganzheitliche Bewertung aller Optionen. Diese umfasst die Merkmale der Synthesewege, die Motorentechnologie einschließlich Effizienz und Schadstoffemissionen sowie die Übereinstimmung neuer Energieträger mit der heutigen Kraftstoffgesetzgebung und möglichen Kraftstoffmischstrategien. Neben den Herstellungs- und Nutzungspfaden fließen auch Markteinführung und Vertrieb in die Gesamtbewertung ein.

Im Projekt "C³-Mobility" arbeiten in einem sektorübergreifenden Konsortium 29 Partner aus der Energieversorgung, der verfahrenstechnischen Industrie, der Automobil- bzw. Industriemotorindustrie sowie der Forschung und Entwicklung zusammen. Das OWI Oel-Waerme-Institut und die TEC4FUELS GmbH sind Partner in diesem Konsortium und untersuchen, wie die hohe Betriebssicherheit und Lebensdauer kraftstoffführender Bauteile von Motoren beim Betrieb mit neuen Kraftstoffen sichergestellt bleibt. Während das OWI Fragen der Kraftstoffalterung und der Interaktion von Kraftstoffen mit dem Motoröl untersucht, konzentriert sich TEC4FUELS auf die Verträglichkeit neuer Kraftstoffe mit den kraftstoffführenden technischen Komponenten und ihren Materialien.

Dieses Forschungsprojekt wird durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor.

Über das C³-Mobility-Konsortium

Das Forschungsprojekt C³-Mobility ("Closed Carbon Cycle Mobility - Klimaneutrale Kraftstoffe für den Verkehr der Zukunft") fokussiert sich auf der Entwicklung von Produktionstechnologien zur Herstellung erneuerbarer Kraftstoffe und Praxistests im Transportsektor. Das Konsortium besteht aus 29 Partnern aus Industrie, Universitäten und außeruniversitären Forschungseinrichtungen.

- FEV Europe GmbH

- Opel Automobile GmbH

- Ford-Werke GmbH

- Daimler AG

- Volkswagen AG

- BMW Group

- Hyundai Motor Europe Technical Center GmbH

- Liebherr-Components Deggendorf GmbH

- Continental Automotive GmbH

- Continental Mechanical Components Germany GmbH

- Denso Automotive Deutschland GmbH

- AVL Deutschland GmbH

- AVL qpunkt GmbH

- innogy SE

- Chemieanlagenbau Chemnitz GmbH

- Shell Global Solutions

- Umicore AG & Co. KG

- Deutz AG

- Grillo Werke AG

- TEC4FUELS GmbH

- Weissgerber Engineering

- Oel-Waerme-Institut gGmbH

- Forschungszentrum Jülich GmbH

- Fraunhofer ISE

- TU Darmstadt

- TU Freiberg

- TU Dresden

- FH Aachen

- RWTH Aachen University
Das OWI ist eine unabhängige und gemeinnützige Forschungseinrichtung. In Zusammenarbeit mit Partnern aus Industrie und Forschung forscht und entwickelt das OWI Konzepte und Technologien auf den Gebieten der energieeffizienten Nutzung flüssiger konventioneller und alternativer Brenn- und Kraftstoffe sowie innovativer Effizienztechnologien. Das Ziel sind technisch ausgereifte, treibhausgas- und emissionsarme Lösungen für die Wärmeerzeugung und Mobilität von Morgen. Das OWI ist ein An-Institut der RWTH Aachen und versteht sich als Mittler zwischen Grundlagenforschung und Anwendung. Im Rahmen des Technologietransfers bearbeitet das OWI sowohl aus öffentlichen Fördermitteln finanzierte Projekte als auch industrielle Forschungsaufträge. Zu den Kunden gehören beispielsweise Hersteller von Haushaltsheizungen, Unternehmen der Automobilzulieferindustrie, der Mineralölwirtschaft und der Thermoprozesstechnik.
Oel-Waerme-Institut gGmbH (OWI)
Michael Ehring
Kaiserstrasse 100
52134 Herzogenrath
m.ehring@owi-aachen.de
49 (0)2407 / 9518 - 138
https://www.owi-aachen.de

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High-Performance-Fuels auf Methanol-Basis geplant

Um seine Klimaziele zu erreichen, muss Deutschland bis zum Jahr 2030 seine gesamten CO2-Emissionen im Vergleich zu 1990 um 38 % verringern. Ein Maßnahmenpaket zur Zielerreichung soll die Steigerung des Anteils erneuerbarer Energieträger an der Energieversorgung sein. Die Zeit drängt, daher sind effiziente, ökonomisch sinnvolle und praktikable Lösungen gefragt. Optionen für verschiedene klimaneutrale, strombasierte Kraftstoffe soll das nun gestartete Forschungsprojekt "C³-Mobility" untersuchen. Hergestellt werden sie aus CO2, Wasser und regenerativ erzeugtem Strom. Eine vorab durchgeführte Bewertung ergab, dass für die Herstellung der "Methanolpfad" gute Voraussetzungen bietet, die oben genannten Anforderungen zu erfüllen. Methanol kann als Basisprodukt mit relativ überschaubarem Aufwand in großen Mengen regenerativ hergestellt und anschließend als flüssiger Energieträger einfach transportiert werden. Das Potenzial der infrage kommenden Technologien, bereits kurzfristig einen signifikanten Beitrag zur Reduktion des CO2-Ausstoßes zu leisten, wird als sehr hoch eingeschätzt und daher in diesem Projekt untersucht.

Ausgangspunkt der Forschung wird die Weiterverarbeitung des Methanols zu neuen regenerativen Kraftstoffen für Benzin- und Dieselmotoren sein. Dazu zählen etwa Methanol-to-Gasoline (Methanol zu Benzin, MtG) sowie mittel- und langkettige Alkohole. Ein Schwerpunkt liegt auf der Erzeugung von hochoktanigem Benzin in einer Pilotanlage. Die Entwicklung neuer Kraftstoffsyntheseverfahren und Verbrennungskonzepte wird durch bereichsübergreifende Forschung zu Materialverträglichkeit, Kraftstoffstabilität, Abgasnachbehandlung und Kraftstoffsensorik begleitet.

Die Fahrzeugtauglichkeit der im Projekt hergestellten neuen Kraftstoffe soll ebenso unter realen Fahrbedingungen überprüft werden. Die Anwendungen erstrecken sich dabei von Benzin- und Dieselmotoren im Pkw-Bereich über leichte Nutzfahrzeuge bis hin zu Schwerlast-Nutzfahrzeugen. Dazu werden die anwendungs- und kraftstoffspezifischen Problemstellungen erforscht und insgesamt 8 Demonstrationsfahrzeuge aufgebaut. Zudem wird die Anwendung des in der Demonstrationsanlage zu Testzwecken hergestellten MtG-Kraftstoffes in einer Pkw-Flotte gezeigt.

Die Projektergebnisse münden in eine ganzheitliche Bewertung aller Optionen. Diese umfasst die Merkmale der Synthesewege, die Motorentechnologie einschließlich Effizienz und Schadstoffemissionen sowie die Übereinstimmung neuer Energieträger mit der heutigen Kraftstoffgesetzgebung und möglichen Kraftstoffmischstrategien. Neben den Herstellungs- und Nutzungspfaden fließen auch Markteinführung und Vertrieb in die Gesamtbewertung ein.

Im Projekt "C³-Mobility" arbeiten in einem sektorübergreifenden Konsortium 29 Partner aus der Energieversorgung, der verfahrenstechnischen Industrie, der Automobil- bzw. Industriemotorindustrie sowie der Forschung und Entwicklung zusammen. Das OWI Oel-Waerme-Institut und die TEC4FUELS GmbH sind Partner in diesem Konsortium und untersuchen, wie die hohe Betriebssicherheit und Lebensdauer kraftstoffführender Bauteile von Motoren beim Betrieb mit neuen Kraftstoffen sichergestellt bleibt. Während das OWI Fragen der Kraftstoffalterung und der Interaktion von Kraftstoffen mit dem Motoröl untersucht, konzentriert sich TEC4FUELS auf die Verträglichkeit neuer Kraftstoffe mit den kraftstoffführenden technischen Komponenten und ihren Materialien.

Dieses Forschungsprojekt wird durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor.

Über das C³-Mobility-Konsortium

Das Forschungsprojekt C³-Mobility ("Closed Carbon Cycle Mobility - Klimaneutrale Kraftstoffe für den Verkehr der Zukunft") fokussiert sich auf der Entwicklung von Produktionstechnologien zur Herstellung erneuerbarer Kraftstoffe und Praxistests im Transportsektor. Das Konsortium besteht aus 29 Partnern aus Industrie, Universitäten und außeruniversitären Forschungseinrichtungen.

- FEV Europe GmbH

- Opel Automobile GmbH

- Ford-Werke GmbH

- Daimler AG

- Volkswagen AG

- BMW Group

- Hyundai Motor Europe Technical Center GmbH

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- Denso Automotive Deutschland GmbH

- AVL Deutschland GmbH

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- Umicore AG & Co. KG

- Deutz AG

- Grillo Werke AG

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- TU Darmstadt

- TU Freiberg

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