(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.

(pte022/12:30) – Forscher unter der Leitung von Hefeng Cheng von der Shandong University http://en.sdu.edu.cn haben einen wirtschaftlichen Weg zur Umwandlung von CO2 in Methan mittels Katalysator gefunden. Gold galt immer schon als Top-Favorit, doch die Atome haben die Angewohnheit zu verklumpen, sodass sich die katalytisch aktive Oberfläche massiv reduziert. Genau dieses Verklumpen konnte nun verhindert werden.

Einzelatome effektiver als Klumpen

Beim neuen Katalysator treten die Atome solo auf. Aufgrund ihrer einzigartigen elektronischen Strukturen verhalten sich Einzelatomkatalysatoren anders als herkömmliche Metall-Nanopartikel. Auch wenn sie an einem geeigneten Träger befestigt sind, stehen fast alle einzelnen Atome als aktive katalytische Zentren zur Verfügung. In diesem neuen Katalysator sind die singulären Goldatome in einer ultradünnen Zink-Indiumsulfid-Nanoschicht verankert.

Das Team bezieht die Energie, die es für die Umwandlung von CO2 in Methan benötigt, aus der Sonne, genauer gesagt aus einem Rutheniumkomplex, der unter dem Einfluss von Sonnenlicht zur Elektronenkanone wird. Die elektrisch negativen Teilchen landen mithilfe der Goldatome in den CO2-Molekülen. Diese werden angeregt, sodass sie, anders als im Rohzustand, bereit sind, Wasserstoffatome aufzunehmen, da die hinderliche Energiebarriere abgesenkt wird. Es entsteht Methan, das sich nicht nur als Ersatz für Erdgas, wie etwa in Heizungssystemen eignet, sondern auch in Fahrzeugmotoren verbrennen lässt. Die Nutzung ist, anders als bei Erdgas, klimaneutral, weil nur so viel CO2 frei wird, wie zuvor eingefangen wurde.

(KIT) – Mit dem Flugzeug reisen – und trotzdem kein zusätzliches CO₂ ausstoßen. Möglich wäre das mit synthetischen Treibstoffen, die mittels erneuerbarer Energien aus Wasser und Umgebungsluft gewonnen werden. Allerdings müssten enorme Mengen produziert werden. Ein neues Herstellungsverfahren aus dem Forschungsprojekt KEROGREEN nutzt eine innovative Plasmatechnologie, mit der dies gelingen könnte. Eine erste Anlage haben die Forschungspartner am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) errichtet.

Den Luftverkehr CO₂-neutral zu organisieren ist eine große Herausforderung: „Batterien, Wasserstoff und Hybridlösungen sind aufgrund ihrer geringen Energiedichte ungeeignet“, sagt Professor Peter Pfeifer vom Institut für Mikroverfahrenstechnik des KIT und einer der Sprecher des Forschungsprojekts KEROGREEN. „Biokraftstoffe wiederum stehen aufgrund der benötigten Anbauflächen in Konkurrenz mit der Nahrungsmittelproduktion und dem Naturraum.“ Um das CO₂-neutrale Fliegen trotzdem zu ermöglichen, haben Pfeifer und die beteiligten Partner von KEROGREEN einen weiteren Weg erforscht: Kerosin aus Luft und Wasser. „Mit erneuerbarer Energie und CO₂ direkt aus der Atmosphäre, entsteht dabei ein geschlossener Kohlenstoffkreislauf. Wir können sogar die bestehende Infrastruktur für die Lagerung, den Transport, die Betankung der Flugzeuge und vor allem die Triebwerkstechnik weiternutzen.“ Darüber hinaus würde synthetisches grünes Kerosin keinen Schwefel sowie weniger Ruß und Stickstoffoxide (NOx) emittieren.

Um den Treibstoff in ausreichendem Maß herstellen zu können, haben die Partner im EU-Projekt KEROGREEN in viereinhalb Jahren ein skalierbares Verfahren entwickelt, das auf einer neuen Plasmatechnologie basiert und in ein Containermodul passt. Die Arbeiten hat das Dutch Institute for Fundamental Energy Research (DIFFER) in Eindhoven koordiniert, eine Forschungsanlage wurde am KIT aufgebaut. Die Technologie befindet sich damit in der letzten Phase der Systemintegration, in der die einzelnen Elemente bereits zu einer geschlossenen Einheit verbunden sind, sich aber noch auf einem unterschiedlichen Entwicklungsstand befinden. „Das neue Herstellungsverfahren ist besonders ressourcenschonend, weil keine seltenen Rohstoffe verwendet werden“, so Pfeifer.

Innovative Plasmatechnologie zur CO₂-Spaltung

Der Prozess basiert im Wesentlichen auf drei Schritten: Das CO₂ aus der Umgebungsluft wird zunächst in einen Reaktor geführt, in dem es durch ein mit Mikrowellenstrahlung erzeugtem Plasma in Kohlenmonoxid (CO) und Sauerstoff zerlegt wird. Anschließend wird der Sauerstoff entfernt, während das CO in einem zweiten Reaktor zu Teilen mittels Wassergas-Shift-Reaktion in Wasserstoff umgewandelt wird. Dieser Wasserstoff und das verbleibende CO (in der Kombination als Synthesegas bezeichnet) wird in einem dritten Reaktor mittels Fischer-Tropsch-Synthese in Kohlenwasserstoffe umgewandelt. Hochmolekulare Kohlenwasserstoffe, die nicht für die Produktion von Kerosin verwendet werden können, werden in der Anlage prozessintern gespalten. Das finale Produkt ist der Grundbestandteil der im Flugverkehr üblichen Kraftstoffe. Dieses Rohmaterial kann anschließen zum erwünschten Kerosin veredelt oder auch direkt als Energiespeicher gelagert werden.

Ideal für den dezentralen Einsatz mit erneuerbaren Energien

Mit der Plasmatechnologie wären nach Erkenntnissen der Forschenden Anlagen bis in den Megawattbereich möglich. Sie eigne sich aber auch für den Einsatz in kleinen, dezentralen Produktionsanlagen im Containerformat: „Zukünftige Anlagen werden modular und skalierbar sein und könnten deshalb einfach in einen Offshore-Windpark oder in einen Solarpark in der Wüste integriert werden“, sagt Pfeifer. „Wenn dann Wind oder Sonne mal nicht vorhanden sind, würde sich der Plasmareaktor vorrübergehend ausschalten und mit verfügbarer Energie einfach wieder hochfahren.“ Die Ergebnisse aus dem Projekt werden nun sorgsam analysiert und insbesondere von den industriellen Partnern bereits für die Umsetzung von einzelnen Prozessschritten genutzt. (mhe)

(pte) – Im US-Bundesstaat Wyoming wird die weltweit größte Anlage zur Entfernung von Kohlenstoffdioxid (CO2) aus der Luft gebaut. Das „Project Bison“ soll im nächsten Jahr in Betrieb genommen werden und bis zum Ende des Jahrzehnts erweitert werden, sodass sie jedes Jahr fünf Millionen Tonnen CO2 einfangen kann. Anfangs soll die Jahreskapazität bei 10.000 Tonnen liegen. Das Klimagas wird unterirdisch eingelagert. Die CarbonCapture-Anlagen befinden sich in Standardcontainern.

Festkörper fangen CO2 ein

Die Abscheidetechnologie steuert CarbonCapture http://carboncapture.com bei. Das in Los Angeles ansässige Unternehmen hat sich für dieses Unterfangen mit Frontier Carbon Solutions http://frontierccus.com aus dem texanischen Irving zusammengetan, das sich auf die Endlagerung von CO2 spezialisiert hat.

CarbonCaptures fängt das CO2 mit Hilfe von Festkörpern ein, durch die Luft gepumpt wird. Diese halten gezielt CO2 zurück und lassen es nicht mehr entkommen. Das Klimagas wird schließlich abgetrennt, indem die Adsorbentien erhitzt werden. Damit dies der Umwelt nicht schadet, sollen dazu solare Wärme und Windenergie genutzt werden. Eingelagert wird das Klimagas in unterirdische salzhaltige Formationen, später möglicherweise auch in ehemaligen Gas-und Erdöllagern, die dort zunehmend ausgebeutet werden. Es kann auch als Rohstoff für die Herstellung von umweltneutralen Kraftstoffen genutzt werden, vorausgesetzt, es finden sich Interessenten.

In Island wird CO2 zu Stein

CarbonCaptures überholt mit seinem Project Bison möglicherweise den Pionier auf diesem Gebiet, das Zürcher Unternehmen Climeworks. Dessen größte Anlage auf dem Gelände des Geothermiekraftwerks Hellisheidi in Island schafft jährlich 4000 Tonnen. Zur Trennung der Adsorbentien von CO2 wird dort Strom aus dem emissionsfreien Kraftwerk genutzt. Derzeit ist mit Mammoth eine 36.000-Tonnen-Anlage am gleichen Standort im Bau. Das CO2 wird dort mit Wasser vermischt in den Untergrund gepresst. Dort versteinert es innerhalb von weniger als zwei Jahren, sodass keine Gefahr mehr besteht, dass es jemals wieder in die Atmosphäre gelangt. Mit einem gänzlich anderen Ansatz haben chinesische Forscher kürzlich mit einem Katalysator einen Weg zur Umwandlung von CO2 in Methan gefunden (pressetext berichtete: http://pte.com/news/20220919023 ).

(pte) – 30 Prozent aller Haushalte in Deutschland erwägen angesichts der sich abzeichnenden Gaslieferkrise den Kauf von elektrischen Heizungen wie Heizlüftern, Radiatoren oder Heizstrahlern. Laut einer neuen Befragung des Vergleichsportals Verivox http://verivox.de haben sich bereits zehn Prozent der Befragten bereits ein solches Gerät angeschafft.

Lieber nachdenken

Einen realistischen Blick auf die Stromkosten haben viele deutschen Verbraucher dabei aber offenbar nicht. Denn nur gut ein Drittel (35 Prozent) der Befragten geht davon aus, dass der Betrieb der elektrischen Geräte teurer ist als der einer herkömmlichen Gas- oder Ölheizung.

Rund zehn Prozent der Befragten haben sich in den vergangenen sechs Monaten eine elektrische Heizung wie einen Heizlüfter oder einen Radiator angeschafft. Weitere elf Prozent planen den Kauf einer Elektroheizung, 19 Prozent haben über die Anschaffung eines solchen Gerätes nachgedacht.

Teure Panik-Käufe

„Elektrische Direktheizgeräte verursachen deutlich höhere Kosten als eine Gasheizung. Das liegt daran, dass der Preis für eine Kilowattstunde (kWh) Strom deutlich höher ist als für eine kWh Gas. Im August 2022 kostet eine Kilowattstunde Strom im bundesweiten Durchschnitt rund 42 Cent, der durchschnittliche Gaspreis liegt bei rund 18 Cent/kWh“, so Verivox-Energieexperte Thorsten Storck.

Unterstellt man eine vollständige Umwandlung der Heizenergie in Raumwärme, also einen Wirkungsgrad von 100 Prozent, so der Fachmann, müsste sich der Gaspreis also noch mehr als verdoppeln, damit die gleichen Kosten wie bei einer Elektroheizung anfallen. Die Anschaffung von E-Heizungen sollte also angesichts der Kosten überdacht werden.

(pte) – Das Gaspreisniveau für deutsche Haushalte hat im August einen neuen Rekord erreicht. Im Jahresvergleich sind die durchschnittlichen Preise um rund 184 Prozent angestiegen. Die Gaskosten für private Kunden haben sich damit fast verdreifacht. Das ist das Ergebnis einer Analyse des Vergleichsportals Verivox http://verivox.de .

Preisrally geht weiter

Die Preisrally dürfte weitergehen, denn viele regionale Grundversorger haben weitere Erhöhungen angekündigt. Im Herbst wird noch eine zusätzliche Gas-Umlage für höhere Kosten sorgen, so Verivox. Zahlte eine Familie mit einem Gasverbrauch von 20.000 Kilowattstunden (kWh) im August 2021 noch 1.258 Euro im Jahr, sind es aktuell durchschnittlich 3.568 Euro.

„Einen Gaspreis von fast 18 Cent pro kWh für Haushalte gab es in Deutschland noch nie. Der Preis wird jedoch noch deutlich höher steigen, denn die Großhandelspreise für Gas liegen derzeit deutlich über diesem Niveau. Daher müssen sich Verbraucher auch in den kommenden Monaten auf weiter steigende Preise einstellen“, so Verivox-Energieexperte Thorsten Storck.

Preistreiber Gas-Umlage

Der Trend flächendeckender Gaspreiserhöhungen setzt sich fort: Für August, September und Oktober haben örtliche Gasgrundversorger 136 Preiserhöhungen um durchschnittlich 50 Prozent angekündigt. Das entspricht Mehrkosten von rund 946 Euro im Jahr. Die ab Oktober kommende Gas-Umlage soll zwischen 1,5 Cent/kWh und fünf Cent/kWh liegen. Für eine Familie mit einem Jahresverbrauch von 20.000 kWh bedeutet das unter Berücksichtigung der Mehrwertsteuer Mehrkosten zwischen 357 und 1.190 Euro.

(pte) – Alternative Treibstoffe sind der Schlüssel für Klimaschutz auf den Weltmeeren. Davon sind der Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) http://vdma.org und der Verband für Schiffbau und Meerestechnik (VSM) http://vsm.de überzeugt und haben dazu am heutigen Freitag eine Power-to-X-Roadmap für die Maritime Energiewende vorgelegt. Diese soll als Wegweiser dienen, um die globalen Klimaziele zu erreichen.

Mehr PtX-Kraftstoffe

Erreicht werden die Klimaschutzziele für die Schifffahrt laut VDMA und VSM nur mit alternativen Treibstoffen. Auf dem Weg zur klimaneutralen Schifffahrt arbeiten die beiden Industrieverbände gemeinsam am zügigen Ausbau der Produktion und Nutzung von Power-to-X-(PtX)-Kraftstoffen. Diese werden auf Basis erneuerbarer Energien erzeugt. Realistisch sei, dass bis zum Jahr 2045 zumindest der innereuropäische Seeverkehr klimaneutral sein kann. Das Ziel und die nötigen Schritte zur Zielerreichung aus technologischer wie politischer Sicht sind in der Roadmap skizziert.

„Die internationale Schifffahrt ist enorm effizient und erbringt rund 90 Prozent der internationalen Transportleistung. Es muss gelingen, dass dies künftig CO2-neutral erfolgt. Die Schiffstechnik ist reif dafür“, erklärt Dr. Uwe Lauber, CEO von MAN Energy Solutions http://man-es.com , Vorsitzender der VDMA Power-to-X for Applications und VSM-Präsidiumsmitglied. Die Reeder äußern sich ebenfalls positiv zu klimaneutralen Treibstoffen. „Wir unterstützen die Vorlage der Roadmap seitens der Technologieanbieter. Die ambitionierten Ansätze sind aus unserer Sicht völlig richtig. Sie sind zudem enorm wichtig, um den Fuel-Switch in der Branche rasch in Gang zu setzen“, sagt Richard von Berlepsch, Managing Director Hapag-Lloyd Fleet Management.

Regeln mit Lenkungswirkung

Für VDMA und VSM ist entscheidend, dass die maritime Energiewende durch dafür notwendige politischen Entscheidungen auf Kurs gebracht wird. „Wir wollen gezielt dazu beitragen, dass der Emissionshandel und die Regeln für maritime Kraftstoffe so formuliert werden, dass sie die nötige Lenkungswirkung auch wirklich entfalten. Wir wollen die maritimen Klimaziele in Europa schneller erreichen“, betonen Dr. Reinhard Lüken, Hauptgeschäftsführer des VSM und Peter Müller-Baum, Geschäftsführer der VDMA Power-to-X for Applications, übereinstimmend. Der schnelle Einsatz von eFuels sei dafür unerlässlich. Im Bereich der Freizeitboote gibt es mit dem emissionfreien E-Boot „Foilcart“ bereits ein vielversprechendes Modell (pressetext berichtete: http://pte.com/news/20220620002 ).

Für Maersk http://maersk.com , die größte Containerrederei der Welt, enthält das Fit for 55-Paket der EU die nötigen Instrumente, um die Dekarbonisierung der Schifffahrt in Europa zu schaffen. „Um erfolgreich zu sein, müssen die ehrgeizigen Ziele beibehalten und die Vorschläge mit den wissenschaftlichen und technischen Entwicklungen in Einklang gebracht werden – zum Beispiel, wenn es darum geht, eine ‚Well-to-Wake‘-Bilanzierung zu gewährleisten, die für die Ausrichtung der Branche auf die richtigen Treibstoffentscheidungen für die Zukunft entscheidend sein wird. Die neue Roadmap von VDMA und VSM ist in diesem Zusammenhang sehr hilfreich“, so Simon C. Bergulf, Senior Director ESG Public & Regulatory Affairs bei Maersk.