Solare Verfahrenstechnik: Was kommt nach dem Strom?

Transkript

1 Solare Verfahrenstechnik: Was kommt nach dem Strom? Dr. Christian Sattler DLR Solarforschung, Solare Verfahrenstechnik

2 noch mehr Strom

3 aber wie wird er produziert und was ergeben sich daraus für Möglichkeiten?

4 Europäischer Strategieplan für Energietechnologie SET-Plan (2007) Energietechnologien haben entscheidende Rolle beim Klimaschutz und der Sicherung der weltweiten und der europäischen Energieversorgung Ziele der EU bis 2020 (20/20/20) 20% höhere Energieeffizienz, 20% weniger Treibhausgase,, 20% erneuerbare Energie Maßnahmen im Bereich Energieeffizienz, Normen, Fördermechanismen und der Anlastung von Kohlenstoffemissionen erforderlich Erhebliche Forschungsanstrengungen notwendig zur Entwicklung einer neuen Generation kohlenstofffreier Energietechnologien, etwa Offshore-Windkrafttechnologien, Solartechnologie Biomassetechnologien der zweiten Generation Wasserstoff und Brennstoffzellen werden zur Erreichung der Ziele benötigt Folie 4

5 Wie macht man Solarenergie unabhängig von Zeit und Ort?

6 Solare Brennstoffe für Kraftwerke Mobilität Industrie Energetische Aufwertung von Brennstoffen für thermische Kraftwerksprozesse wie Erdgas, Kohle aber auch Biogas, Wasser oder CO 2 Wasserstoff als Energiespeicher für erneuerbare Energie Reduzierung der Emissionen durch solare Brennstoffe in konventionellen Verbrennungsmaschinen Erneuerbarer solarer- Wasserstoff für Brennstoffzellenfahrzeuge Indirekt für den emissionsfreien Betrieb von Batteriefahrzeuge CO 2 reduzierte Grundstoffe Folie 6

7 Solare Brennstoffe: Erzeugungswege Solarenergie Wärme Strahlung Solarthermie Fossile Ressourcen Biomasse PV CO 2 Wärme Synthetische Brennstoffe Mechanische Energie Strom Transfer Speicher Material Thermochemie Elektrolyse Wasserstoff Photochemie Transfer Wasser Reinigung Entsalzung CSP Folie 7

8 Möglichkeiten zur solarthermischen Brennstofferzeugung Fossile Rohstoffe Biomasse Reformierung Vergasung/PrOx Cracken Pyrolyse Energetische Nutzung Offene TC-Prozesse Übergangsverfahren SOLREF, ASTERIX, SOLASYS, Solar Gas SOLHYCARB Erneuerbare Verfahren Energie H 2 + kohlenstoffhaltige Brennstoffe Chemie H 2 O, CO 2 Direkte Spaltung TC-Kreisprozesse HT-Elektrolyse HYCATS (photochem.) HYDROSOL (1+2)+3D HyCycleS, HYTHEC +Strom für WH Cycle Hi2H2, ADEL + Strom Folie 8

9 CO 2 Reduktion durch die Solarisierung etablierter Verfahren Dampfreformierung von Methan und Kohlevergasung 30 CH 4 + H 2 O CO + 3 H 2 25 CG CO + H 2 O H 2 + CO 2 20 CO + 2 H 2 CH 3 OH CO H 2 CH 3 OH + H 2 O kg/kg SMR CO 2 Reduktion 20 50% SPCR SSMR 5 0 SMR SSMR CG SPCR Folie 9

10 Beispiel Wärme: Konzept eines thermochemischen Kreisprozesses zur H 2 O oder CO 2 Spaltung C H H 2 O H O H H O H MO reduced O MO oxidized H H H O H 2 O MO reduced MO oxidized O 1200 C *Roeb, Müller-Steinhagen, Science-Mag., Aug Folie 10

11 Pilotanlagen zur Solaren Wasserspaltung mit Ferriten HYDROSOL II 100 kw HYDROSOL 2 (EU FP6) Solarreaktor, Plataforma Solar de Almería, Spanien APTL (GR), CIEMAT (E), DLR (D), Johnsson Matthey (UK), STC (DK) M. Roeb et al., DLR, 2009 Folie 11

12 HYDROSOL II Pilot Reaktor im Betrieb auf einem Solarturm der Plataforma Solar de Almería Folie 12

13 Solare Erdgasreformierung (1990) Separation von Kollektor und Reaktor: Asterix DLR, CIEMAT, Steinmüller Folie 13

14 Solare Erdgasreformierung (2010) SOLASYS, SOLREF (EU FP4, FP6) Druckaufgeladene Receiver, Weizmann Institute of Science, Israel In das Gas eingekoppelte Leistung: bis 220 kw th bzw. 400 kw th Reformierungstemperatur: bis 765 C bzw C Betriebsdruck: bis 9 bar bzw. 15 bar Konversionsgrad von Methan: max. 78 % (= theor. Gleichgew.) DLR (D), WIS (IL), ETH (CH), Johnson Matthey (UK), APTL (GR), HYGEAR (NL), SHAP (I) Folie 14

15 Solare Verfahrenstechnik im DLR Abteilungsleitung Organisation Strategie Vertretung in Gremien (z.b. FCH-JU) Weitere Themen: Solare HT-Prozesse (Drehrohre etc.) ökonomische Bewertung Simulation Gruppe Hochtemperatur Verfahrenstechnik Dr. Martin Roeb Solarturm >500 C Gruppe Niedertemperatur Verfahrenstechnik Dr. Christian Jung Systeme < 500 C Weitere Themen: Chemie im Solarkraftwerk (Chemische Reaktionen, Wärmeträger etc) Solare Brennstoffe u.a. Descartes Preis, Science Paper Solare Photochemie (Brennstoffe, Wasser) u.a. EnergyGlobe Award DLR Innovationspreis Folie 15

16 Zusammenfassung und Ausblick Großtechnische Produktion solarer Brennstoffe wird einen wichtigen Anteil an dem Energiemix der Zukunft haben Da die Industrie mehr kohlenstoffreduzierte Energieträger benötigt Da Wasserstoff als Energieträger eingesetzt werden wird sowohl für stationäre Speicherung erneuerbarer Energie als auch für mobile Anwendungen Massenproduktion von Fahrzeugen Daimler, Toyota 2015 Honda 2018 Unterschiedliche Technologien werden zum Einsatz kommen um den jeweiligen Rahmenbedingungen gerecht zu werden Ziel der Solaren Verfahrenstechnik im DLR Institut für Solarforschung ist es: Mit ihren Partnern aus der Industrie an führender Position die Technologien zur solaren Brennstofferzeugung weiter zu entwickeln um sie möglicht zügig in die Anwendung zu bringen Das Know-how für chemische und verfahrenstechnische Problemstellungen in solarthermischen Kraftwerken einzusetzen, etwa zum Thema Wärmeträgerfluide Folie 16

17 Danksagung Die Projekte HYDROSOL, HYDROSOL II; HYTHEC, HYCYCLES, Hi2H2, INNOHYP-CA, SOLHYCARB und SOLREF wurden bzw. werden von der Europäischen Kommission co-finanziert. Die Projekte HYDROSOL-3D und ADEL werden von der Europäischen FCH-JU co-finanziert. Die Projekte HYCATS, SOLPUR und KOMBIPUR werden vom BMBF finanziert. SOWARLA wurde von der DBU co-finanziert. HYDROSOL wurde mit Folgenden Preisen wurde ausgezeichnet Eco Tech Award Expo 2005, Tokyo IPHE Technical Achievement Award 2006 Descartes Forschungspreis 2006 SOWARLA mit dem Energy Globe Award 2007(Sektion Deutschland) Vielen Dank allen die dazu beigetragen haben! Folie 17

18 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Folie 18