3,4 Mio. Euro Förderzusage für E-Fuel-Projekt RePoSe in Hessen

Erforschung der nachhaltigen PtL-Kraftstoff-Produktion bei Stromschwankungen im Industriepark Höchst

Im Industriepark Höchst (IPH) soll erstmals gezeigt werden, wie sich die schwankende Verfügbarkeit von Ökostrom auf die Herstellung von CO2-neutralen Power-to-Liquid-(PtL)-Kraftstoffen auswirkt.

Von links: Dr. Andrea Gassmann (Fraunhofer IWKS), Dr. Tim Böltken (Ineratec), Dr. Ralf Ehret (Provadis Hochschule), Oliver Luksic (PStS BMDV), Dr. Alexander Zschocke (CENA), Dr. Rainer Waldschmidt (HTAI) und Dr. Christiane Bucher (Fraunhofer LBF)
© Foto: Jana Kay
Auf dem Foto (von links): Dr. Andrea Gassmann (Fraunhofer IWKS), Dr. Tim Böltken (Ineratec), Dr. Ralf Ehret (Provadis Hochschule), Oliver Luksic (PStS BMDV), Dr. Alexander Zschocke (CENA), Dr. Rainer Waldschmidt (HTAI) und Dr. Christiane Bucher (Fraunhofer LBF)

Im Industriepark Höchst (IPH) soll erstmals gezeigt werden, wie sich die schwankende Verfügbarkeit von Ökostrom auf die Herstellung von CO2-neutralen Power-to-Liquid-(PtL)-Kraftstoffen auswirkt. Hierzu dockt sich das Kompetenzzentrum für Klima- und Lärmschutz im Luftverkehr (CENA Hessen) mit dem Projekt RePoSe (Real-time Power Supply for e-fuels) an das Vorhaben der Ineratec GmbH im Industriepark an.

Für das F+E-Projekt RePoSe konnte CENA Hessen gemeinsam mit den Projektpartnern Bundesmittel in Höhe von rund 3,4 Mio. Euro beim Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV) einwerben. Für die Kofinanzierung der CENA-Projektanteile, die nicht über Fördermittel des Bundes abgedeckt sind, bringt das Land Hessen Eigenmittel in Höhe bis zu 1,25 Mio. Euro in das Forschungsvorhaben ein.

„Wir haben uns das Ziel gesetzt, bis 2030 pro Jahr mindestens 200.000 Tonnen nachhaltiges Kerosin für den deutschen Luftverkehr zu produzieren“, sagte Oliver Luksic, Parlamentarischer Staatsekretär beim Bundesminister für Digitales und Verkehr bei der Übergabe. „Vom Projekt RePoSe erwarten wir uns einen Schub für den dringend benötigten Markthochlauf von strombasierten Kraftstoffen und neue wichtige Erkenntnisse über die technischen Bedingungen, die dafür nötig sind.“

“Hessen ist in vielen Belangen nicht nur Vorreiter beim Lärmschutz, sondern setzt auch bundesweit Maßstäbe für den Umwelt- und Klimaschutz im Luftverkehr. Das Potential von strombasierten Kraftstoffen hatte Minister Tarek Al-Wazir frühzeitig erkannt. Umso mehr freut es mich, dass unsere Arbeit nun mit der Bundesförderung honoriert wird“, sagte Ministerialdirigent Bernhard Maßberg, Abteilungsleiter für Mobilität, Luftverkehr, Eisenbahnwesen im hessischen Wirtschafts- und Verkehrsministerium. „Dies gibt uns nun weiteren Auftrieb in unserer Arbeit über RePoSe hinaus, einen wertvollen Beitrag zur Dekarbonisierung des Luftverkehrs zu leisten und den Luftfahrtstandort Hessen zu stärken. Das Engagement, mehr Klima- und Lärmschutz im Luftverkehr zu erreichen, werden wir in Hessen auch in den kommenden Jahren konsequent weiter vorantreiben.“

Pilotanlage: Kontinuierlicher Bedarf trifft auf variable Stromproduktion

Das Projekt RePoSe läuft von Oktober 2022 bis August 2026, wobei der praktische Teil der Durchführung auf dem Gelände des Industriepark Höchst stattfindet. Ein Teil der dort von Ineratec ohnehin geplanten Pilotanlage wird im Projektzeitraum dazu genutzt, die Fischer-Tropsch-Synthese zur Herstellung von PtL-Kraftstoffen zu betreiben – und zwar erstmals variabel. Die Fischer-Tropsch-Synthese oder das Fischer-Tropsch-Verfahren ist ein großtechnisches Verfahren zur Umwandlung von Synthesegas (CO/H2) in flüssige Kohlenwasserstoffe.

„Eine zentrale Fragestellung für die spätere industrielle Hochskalierung ist, wie Schwankungen bei der Stromversorgung aus erneuerbaren Energien bei der Produktion des synthetischen Kerosins abgepuffert werden können. Dies werden wir gemeinsam mit unseren Partnern aus Wirtschaft und Wissenschaft untersuchen“, sagte Bernhard Dietrich, Leiter von CENA Hessen, dem Kompetenzzentrum für Klima- und Lärmschutz im Luftverkehr der Hessen Trade & Invest GmbH (HTAI).

Bisher wurde diese Technologie nur im Dauerbetrieb mit kontinuierlicher Wasserstoffversorgung untersucht. Da Strom aus Sonne und Wind aber nicht kontinuierlich zur Verfügung steht, werden als Puffer Wasserstoffspeicher benötigt. Wie groß diese genau sein müssen, wird im Projekt RePoSe berechnet und erstmalig praktisch erprobt. „Wir erwarten, dass sich die Größe des Wasserstofflagers dadurch deutlich reduzieren lässt, was eine Kostenoptimierung bei der Produktion bedeutet“, so Dietrich. „Interessant wird auch zu sehen sein, welche Optionen zur Flexibilisierung im Produktionsprozess selbst liegen.“

Neben der technischen Erprobung des Betriebs sollen außerdem die Auswirkungen des variablen Betriebs auf die Nachhaltigkeit der Kraftstofferzeugung (u. a. in Form einer Lebenszyklusanalyse) und auf die mechanische Beanspruchung der Fischer-Tropsch-Anlage ermittelt werden.

CO2-neutraler Kraftstoff aus Wasser, Ökostrom und CO2

Beim PtL-Verfahren wird Wasser mithilfe von Strom in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten und der so erzeugte Wasserstoff zusammen mit CO2 aus Industrieprozessen (wie z. B. der Zementproduktion) für die Synthese von Flüssigkraftstoffen genutzt. Wenn der hierfür eingesetzte Strom aus erneuerbaren Energien stammt, kann der CO2-Kreislauf vollständig geschlossen werden. Das bedeutet, bei der Verbrennung solcher PtL-Kraftstoffe wird nur so viel CO2 freigesetzt, wie bei der Herstellung gebunden wurde. Als Endprodukt entsteht z. B. CO2-neutrales Kerosin. „Wir brauchen synthetische Kraftstoffe, um in allen Sektoren die Erreichung der Klimaziele zu ermöglichen. Jede nachhaltig hergestellte Tonne CO2-neutralen Kraftstoffs ist in mehrfacher Hinsicht wertvoll“, sagte Dr. Rainer Waldschmidt, HTAI-Geschäftsführer. „Denn es wird nicht nur CO2 eingespart. Beim Verbrennen entstehen auch weniger Luftschadstoffe. Damit wollen wir als Landeswirtschaftsförderer unseren Beitrag dazu leisten, Deutschlands Flughafen Nr. 1 langfristig nachhaltig wettbewerbsfähig zu halten.“

Projektpartner

Das Projekt RePoSe wird im Rahmen des Gesamtkonzepts Erneuerbare Kraftstoffe mit insgesamt 3.425.491 Euro durch das Bundesministerium für Digitales und Verkehr gefördert. Erforderliche Aufwendungen des CENA, die nicht über die Bundesförderung abgedeckt sind, werden vom Hessischen Ministerium für Wirtschaft, Energie, Verkehr und Wohnen (HMWEVW) in Höhe bis zu 1,25 Mio. EUR kofinanziert. Die Entwicklungsplattform für PtL-Kraftstoffe wird von der NOW GmbH koordiniert und durch die Projektträger VDI/VDE Innovation + Technik GmbH umgesetzt.

Die Partner im Projekt RePoSe (in alphabetischer Reihenfolge):

  • CENA Hessen
  • Fraunhofer IWKS
  • Fraunhofer LBF
  • Ineratec GmbH
  • Provadis School of International Management & Technology AG

CENA Hessen ist Konsortialführer und Projektkoordinator für RePoSe. Das Kompetenzzentrum untersucht in diesem Projekt die Optimierung von Stillstandzeiten der Syntheseanlage und die Größe des Wasserstofflagers. Dies umfasst die Beschaffung und Analyse von Daten zur Stromverfügbarkeit aus regenerativer Erzeugung, die Durchführung der Optimierungsrechnungen sowie den praktischen Betrieb eines Wasserstofflagers. CENA Hessen ist außerdem für die Kommunikation des Projekts verantwortlich.

Fraunhofer IWKS wird im Rahmen des Projektes die nach festgelegten Intervallen getauschten Systemkomponenten und deren Abnutzung sowie gegebenenfalls auftretende Ermüdungserscheinungen (wie z. B. Risse, Oberflächenschäden) metallographisch, strukturanalytisch sowie mikrostrukturell und morphologisch untersuchen. Dies gibt die Möglichkeit, gezielte Optimierungen an den eingesetzten Werkstoffen durchzuführen und die Auswirkungen aus dem Betrieb in Kombination mit den Auswirkungen des Wasserstoffs zu untersuchen.

Fraunhofer LBF untersucht die Zuverlässigkeit der Anlage unter variablen Lasten. Dies beinhaltet die Messung und Bewertung der lokalen Beanspruchungen an der Anlage, die Ableitung von Fehler-Effekt-Zusammenhängen für die Bewertung von Ausfallszenarien und deren Auswirkungen auf die Betriebsdauer sowie auf die Anlageneffizienz und -sicherheit. Über zyklische Analysen der eingesetzten polymeren und metallischen Werkstoffe wird eine Bewertung der Werkstoffschädigung durch die Kontaktmedien der Anlage durchgeführt.

Die INERATEC GmbH plant, im Industriepark Frankfurt Höchst eine Power-to-Liquid (PtL) Pionieranlage zur Erzeugung von E-Fuels zu errichten. Aus bis zu 10.000 Tonnen biogenem CO2 und erneuerbarem Strom sollen jährlich bis zu 3.500 Tonnen oder 4,6 Millionen Liter INERATEC e-Fuels produziert werden. Die Pionieranlage setzt sich aus einzelnen, standardisierten Modulen zusammen. Eines dieser Module soll in das Projekt RePoSe eingebracht werden, um damit eine volatile Stromversorgung zu erproben.

Die Provadis School of International Management & Technology AG wird im Rahmen des Forschungsprojekts RePoSe eine Lebenszyklusanalyse erstellen. Mit dieser werden die Umweltwirkungen, wie bspw. der CO2-Fußabdruck und die Ressourcenbeanspruchung, detailliert und auf jeden Prozessschritt bezogen quantifiziert. Hierdurch ist bereits frühzeitig erkennbar, welche Prozessschritte eine hohe Umweltwirkung haben, sodass Maßnahmen zu deren Reduktion ergriffen werden können. Darüber hinaus kann abgeleitet werden, ob sich ökologische Vorteile gegenüber kontinuierlichen Verfahren ergeben.

Hintergrund: CENA Hessen

CENA Hessen ist das Kompetenzzentrum für „Klima- und Lärmschutz im Luftverkehr“ des Landes Hessen. CENA steht für „Centre of Competence for Climate, Environment and Noise Protection in Aviation“. Das Kompetenzzentrum, mit Sitz im House of Logistics and Mobility (HOLM), ist eingegliedert in die Hessen Trade und Invest GmbH (HTAI). CENA Hessen ist Impulsgeber für nachhaltige Innovationen im Luftverkehr, vernetzt die interessierten Akteure und hilft dabei, innovative Projekte zu realisieren. Das Kompetenzzentrum arbeitet an Themen wie CO2-neutrales Fliegen, alternative Kraftstoffe (z. B. Power-to-Liquid) sowie an Konzepten für mehr Lärm- und Umweltschutz in der Luftfahrt. www.cena-hessen.de

Ansprechpartner

Thorsten Schulte

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Leiter der Stabsstelle Unternehmenskommunikation, Strategische Projekte und Büro der Geschäftsführung

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Léonie Lauer

Léonie Lauer

Projektmanagerin Fachkommunikation und Netzwerkmanagement

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Kompetenzzentrum Klima- und Lärmschutz im Luftverkehr

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