(KIT) – Das Bundesministerium für Bildung- und Forschung (BMBF) fördert das internationale Forschungsprojekt CARE-O-SENE (Catalyst Research for Sustainable Kerosene) mit 30 Millionen Euro. Es soll die Herstellung nachhaltigen Kerosins im industriellen Maßstab verbessern. Hierfür entwickeln die Verbundpartner, darunter das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), maßgeschneiderte Katalysatoren, um die in der Kraftstoffproduktion etablierte Fischer-Tropsch-Synthese (FTS) für die Nutzung erneuerbarer Energieträger weiterzuentwickeln.

Mit einem Anteil von mehr als 80 Prozent sind fossile Energieträger noch immer der mit Abstand wichtigste Rohstoff für Kraftstoffe, das Heizen und die chemische Industrie (Quelle: International Energy Agency, IEA). Nachhaltige Kraftstoffe basieren auf grünem Wasserstoff und Kohlendioxid – und soll wesentlich dazu beitragen, Sektoren wie die Luftfahrt zu dekarbonisieren, in denen fossile Energieträger besonders schwer zu ersetzen sind. Im Projekt CARE-O-SENE forschen deshalb sieben südafrikanische und deutsche Projektpartner an Fischer-Tropsch-Katalysatoren der nächsten Generation.

Maßgeschneiderte Katalysatoren für die Fischer-Tropsch-Synthese

Im Fokus des anwendungsorientierten Projekts steht die Entwicklung von ressourcenschonenden Katalysatoren für die Fischer-Tropsch-Synthese. Bei diesem Verfahren werden Wasserstoff und Kohlenmonoxid unter hohem Druck und hohen Temperaturen zu Kohlenwasserstoffen und Wasser umgesetzt. Die noch leicht weiter modifizierten Kohlenwasserstoffe sind die Grundlage des Kerosins. Durch die Verwendung grünen Wasserstoffs und Kohlendioxids aus biogenen Quellen oder durch Separation aus der Luft (Direct Air Capture) erhält man auf diese Weise nachhaltiges Kerosin.

„Die Katalysatoren müssen effizienter, selektiver und langlebiger werden“, sagt Professor Jan-Dierk Grunwaldt vom Institut für Katalyseforschung und -technologie (IKFT) des KIT und Vorsitzender des Komitees Forschung mit Synchrotronstrahlung. Für die Entwicklung eines optimalen Designs untersuchen er und sein Team Strukturen und Verhalten der bei der FTS eingesetzten Kobalt-Katalysatoren unter realen Prozessbedingungen – bei über 200 Grad und einem Druck von mehr als 20 bar. „Wir wollen das genau verstehen, um dann maßgeschneiderte Katalysatoren entwickeln zu können“, so Grunwaldt.

Für die Untersuchungen setzt das Team Methoden der Synchrotron-Forschung ein: Sie nutzen hochenergetische Photonen, um zum einen mittels Röntgenabsorptionsspektroskopie den chemischen Zustand der einzelnen Metall-Partikel und zum anderen mittels Röntgenbeugung die Strukturen des gesamten Katalysators zu untersuchen. „Damit können wir FTS-Katalysatoren erstmals im laufenden Betrieb bei der Arbeit zuschauen und dies bis auf die molekulare Ebene“, sagt Dr. Anna Zimina, Leiterin der CATACT-Messlinie an der KIT Light Source.

Die Messungen geben nicht nur Aufschluss über störende Strukturveränderungen, die während der chemischen Reaktion entstehen können und die Ausbeute des Zielprodukts erniedrigen. Die hierbei entstehenden Daten fließen auch in theoretische Modelle und Nachhaltigkeitsberechnungen ein. Auf dieser Basis können die Forschenden Vorhersagen treffen, wie der Katalysator sich verändert und welche Anpassungen notwendig sind, um auf dieser Basis den industriellen Prozess stabil, ökologisch nachhaltig und wirtschaftlich zu gestalten. „Theoretische Berechnungen erlauben es uns heutzutage, die molekularen Prozesse auf Katalysatoren abzubilden und somit besser zu verstehen. Dies hilft dann Vorhersagen für bessere Katalysatoren zu machen“, sagt Professor Felix Studt, Leiter der Abteilung Theoretische Katalyse am IKFT.

Das KIT erhält von den Fördermitteln des BMBF rund fünf Millionen Euro. Ein Teil davon geht an die Universität Kapstadt als Unterauftragnehmer.

Ziel: dezentral und selektiver sowie in größerem Maßstab produzieren

Regionen wie Südafrika, in denen Solar- und Windenergie zuverlässig und über einen langen Zeitraum für die Erzeugung grünen Wasserstoffs zur Verfügung stehen, bieten nach Überzeugung der an CARE-O-SENE beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler große Potenziale, um grünes Kerosin entweder dezentral in modularen Anlagen, aber auch in größerem Maßstab zu produzieren. „Dieses Potenzial wollen wir mit diesem Projekt und unseren starken Konsortialpartnern heben und die Ausbeute erhöhen“, sagt Grunwaldt.

Über CARE-O-SENE

Das BMBF fördert CARE-O-SENE mit 30 Millionen Euro. Zusätzlich steuern die industriellen Konsortiumspartner zehn Millionen Euro bei. An dem Forschungsvorhaben, das ein wichtiger Baustein der nationalen Wasserstoffstrategie der Bundesregierung ist, beteiligen sich sieben Partner aus Südafrika und Deutschland. Die Koordination liegt bei dem integrierten Chemie- und Energieunternehmen Sasol und dem Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie. Als dritter großer Partner ist das KIT mit dem Institut für Katalyseforschung und -technologie und dem Institut für Industriebetriebslehre und Industrielle Produktion beteiligt. Weitere Partner sind die Ineratec GmbH, eine Ausgründung aus dem KIT, die Universität Kapstadt, zu der vom KIT seit Jahren intensive Beziehungen existieren, und das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS). (sur)

(BKWK) – Während seiner Jahreskonferenz in Leuven (Belgien) am 11. Oktober 2022 überreichte COGEN Europe – der Europäische Verband zur Förderung der Kraft-Wärme-Kopplung – der Europäischen Kommission einen offenen Brief, der von 46 CEOs und Führungskräften aus der gesamten Energiewertschöpfungskette unterzeichnet wurde, darunter auch der B.KWK und mehrere seiner Mitglieder. Der Brief fordert die Priorisierung einer effizienten Erzeugung von Strom und Wärme als Teil lokal integrierter und diversifizierter Energiesysteme.

Die Energie- und Klimakrise, mit der Europa konfrontiert ist, wird einen raschen und weit verbreiteten Einsatz aller sauberen Energietechnologien erfordern, um die Ziele des europäischen Green Deal und REPowerEU zu erreichen.  Auf Europas Weg zur Dekarbonisierung ist die Kraft-Wärme-Kopplung eine der entscheidenden Lösungen, um sicherzustellen, dass Bürger, Unternehmen und Industrien heute und in Zukunft Zugang zu sauberer, erschwinglicher und effizienter Energie haben. Um REPowerEU und den EU Green Deal umzusetzen, fordern Industrie-CEOs und -Führungskräfte die politischen Entscheidungsträger auf, konkrete Maßnahmen zu ergreifen, um:

• das Prinzip „Energieeffizienz zuerst“ anzuwenden
• belastbare und lokal integrierte Energiesysteme zu ermöglichen
• wettbewerbsfähige, sichere und saubere Energie für die Industrie zu fördern.

Während Europa mit einer beispiellosen Krise konfrontiert ist, kommt der KWK-Sektor zusammen, um Ehrgeiz und Solidarität zu zeigen“, sagte Marco Pezzaglia, CEO von Gruppo Professionale Energia und Vorsitzender von COGEN Europe. „Energieeffizienz muss jetzt und langfristig Vorrang haben und gleichzeitig sichergestellt werden, dass Bürger, Unternehmen und Industrie Zugang zu zuverlässiger, erschwinglicher und sauberer Energie haben.“ „Mit diesem offenen Brief zeigen CEOs und Industrieverbände ihr Engagement, REPowerEU und den EU Green Deal zu erfüllen, und fordern die EU-Führungsspitzen auf, die Energieeffizienz als Teil integrierter Energiesysteme auf lokaler Ebene zu steigern.“ fügte Herr Pezzaglia hinzu.

Der Vorsitzende des Ausschusses für Industrie, Forschung und Energie des Europäischen Parlaments, Cristian Bușoi, sprach ebenfalls auf der Konferenz von COGEN Europe. „Jetzt ist es wichtiger denn je, Energieverschwendung zu stoppen, unseren Bedarf zu reduzieren, aber auch Energie so effizient wie möglich zu produzieren. Aus diesem Grund begrüße ich den heute von COGEN Europe veröffentlichten Aufruf zur Priorisierung einer effizienten Strom- und Wärmeerzeugung.“

Kraft-Wärme-Kopplung liefert bereits 12 % des Stroms und 16 % der Wärme, die in europäischen Haushalten, in der Industrie und in der Fernwärme verbraucht werden. Sie liefert Energieeinsparungen von etwa 30 Mrd. Kubikmeter pro Jahr, von denen 15 Mrd. Kubikmeter direkt mit Erdgaseinsparungen verbunden sind. Langfristig werden KWK-Lösungen die Verbraucher weiterhin stärken und erhebliche Energieeinsparungen ermöglichen und gleichzeitig zunehmend zur Widerstandsfähigkeit des Energiesystems beitragen.

(pte) – Die fatale Umweltbilanz von Dieselmotoren lässt sich dank eines neuen Konzepts von Forschern der University of New South Wales entschärfen. Sie haben ein Aggregat umgebaut, sodass es mit nur noch zehn Prozent des bisher üblichen Dieselkraftstoffs auskommt. Die restliche Energie liefert Wasserstoff. So lassen sich die Emissionen von CO2 und anderen Schadstoffen um 85 Prozent senken.

Jeder Motor umrüstbar

Das Team unter der Leitung von Shawn Kook von der School of Mechanical and Manufacturing Engineering behält die Direkteinspritzung für Diesel zwar bei, fügt jedoch eine weitere Anlage dieser Art hinzu, um zusätzlich Wasserstoff in den Zylinder zu pressen. Jeder Dieselmotor, der in Lastkraftwagen und Antriebsgeräten in der Transport-, Landwirtschafts- und Bergbauindustrie verwendet wird, lässt sich auf das neue Hybridsystem umrüsten, so Kook.

Die besten Ergebnisse lassen sich mit grünem Wasserstoff erzielen, der durch Elektrolyse mit Wind- und/oder Solarstrom hergestellt wird. Australien hat dafür die besten Voraussetzungen. Mehrere Konsortien bauen oder planen gigantische Wind- und Solarparks, deren Strom für die Wasserstoffproduktion genutzt werden soll. Große Teile davon sollen nach den bisherigen Plänen exportiert werden, unter anderem nach Europa. Doch Australien hat so große Flächen, die für die Erzeugung von Ökostrom geeignet sind, dass auch im Inland enorme Mengen verbraucht werden könnten.

Entwicklung braucht Zeit

„Unsere neue Technologie kann eine große Rolle dabei spielen, unseren CO2-Fußabdruck deutlich zu verkleinern. Insbesondere in Australien mit all unseren Bergbau-, Landwirtschafts- und anderen Schwerindustrien, in denen Dieselmotoren weitverbreitet sind“, sagt Kook. Dieselmotoren nachzurüsten, die bereits auf dem Markt sind, gehe viel schneller als die Entwicklung völlig neuer sauberer Motoren.

Man hätte Wasserstoff auch gemeinsam mit Diesel einspritzen können, um die CO2-Emissionen zu reduzieren. Doch würden dann wegen der hohen Verbrennungstemperatur sehr viele Stickoxide emittiert, die gesundheitsschädlich sind und auch Pflanzen zerstören. Bei der getrennten Einspritzung lassen sich die Temperaturen genauer steuern. Das Team will das neue System in den nächsten zwölf bis 24 Monaten kommerzialisieren und sucht Investoren sowie interessierte Unternehmen.

(Hauptstadt – Das Briefing) – Nach den Ländern hat sich am Wochenende auch Kanzler Olaf Scholz (SPD) dafür ausgesprochen, die Gaspreisbremse vorzuziehen. Auf Januar, statt erst März. Wenn möglich, schob er noch hinterher. Aber da war die Saat der falschen Hoffnung schon gesät.

So langsam flattern die Jahresabrechnungen für den Gasverbrauch in deutsche Briefkästen. Es sind Horror-Zahlen für die Gaskunden. Wenn sich in der Politik nicht bald etwas bewegt, müssen sie zum Teil mit einer Vervierfachung ihrer Gasrechnung klarkommen.

Die Mitglieder der Gaspreiskommission waren sich der Eile durchaus bewusst. Sie haben deshalb einen schlichten, zweistufigen Vorschlag unterbreitet, von dem sie sagen: Schneller geht es nicht.

In der ersten Stufe soll der Dezemberabschlag einmalig komplett vom Staat übernommen werden. Das soll helfen, die Zeit bis März, spätestens April zu überbrücken. Dann soll die zweite Stufe zünden. Ab dann sollen 80 Prozent des Verbrauchs von Privatleuten und kleinen Unternehmen mit 12 Cent je Kilowattstunde berechnet werden. Der Rest zum Marktpreis.

Dass die zweite Stufe erst frühestens im März kommt, liegt an der Komplexität des Vorhabens. Alle Gasversorger müssen dafür ihre automatisierten Rechnungsprogramme aktualisieren. Es geht um 20 Millionen Gaskunden in Deutschland. Und für jeden einzelnen muss am Ende die Abrechnung stimmen.

Ein Problem ist: Die Zähler arbeiten immer noch analog. Sie werden nur einmal im Jahr abgelesen. Es liegen also keine Echtzeitdaten über den Verbrauch vor. Auch das verzögert die Neu-Berechnung.

Das ist bei industriellen Großverbrauchern anders. Weshalb für sie eine eigene Gaspreisbremse gilt, die schon ab 1. Januar greifen kann.

Die Gaspreisbremse auf den 1. Januar vorzuziehen, scheitere also „nicht am fehlenden Willen der Energiewirtschaft“, sagt uns die Präsidentin des Bundesverbands der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW), Marie-Luise Wolff. „Sondern an der Unmöglichkeit der technisch-administrativen Umsetzung in so kurzer Frist.“ Die Umstellung der IT-Prozesse sei „so komplex, dass die breite Front der Energieversorger dies in dieser kurzen Frist nicht stemmen kann“.

Ähnlich sieht das Ingbert Liebing, Hauptgeschäftsführer des Verbandes kommunaler Unternehmen (VKU):

Beide Verbandschefs sehen nur einen Weg. Es müsste mindestens eine weitere Abschlagszahlung übernommen werden. „Das wäre schnell umsetzbar“, sagt Liebing.