Metanbaserede brændstoffer til transport- og energisektoren

Hovedprojektet "Methan fra vedvarende kilder i mobile og stationære applikationer" (MethQuest) blev lanceret den 14. september, 2018 sigter mod at udvikle miljøvenlige, overkommelig, og gennemførlige tilgange til en vellykket energiomstilling. Projektet er finansieret med 19 mio. EUR af forbundsministeriet for økonomiske anliggender og energi (BMWi). Ansvaret for fælles projektkoordinering er blevet tildelt Rolls-Royce Power Systems og DVGW Research Center ved Engler-Bunte Instituttet i Karlsruhe Institute of Technology (KIT). KIT-forskere deltager i to af de seks fælles projekter.

Inden for MethQuest lead-projektet, Der skal udvikles og analyseres teknologier, der gør det muligt at bruge metanbaserede brændstoffer fra vedvarende energi i mobile og stationære applikationer og efterfølgende lanceres på markedet. Mens brugen af ​​gas er udbredt, især til opvarmning, dets potentiale for passagerer, fragt, og søtransport er næppe udviklet til dato.

"For en vellykket energiomstilling, det er helt afgørende, at energi- og transportsektorerne kobles sammen og ses som en helhed. På samme tid, metan-baserede brændstoffer produceret ved hjælp af elektrisk energi, der er genereret fra vedvarende energikilder (power-to-gas), vil være en vigtig faktor. De vil gøre det muligt at reducere drivhusgasemissionerne betydeligt, som vil være med til at nå vores klimabeskyttelsesmål. Yderligere udvikling af teknologier til energieffektiv anvendelse af disse brændstoffer er en integreret del af MethQuests hovedprojekt, sagde Norbert Brackmann, den føderale regerings koordinator for den maritime industri, da projektet blev officielt lanceret.

MethQuest forfølger en sektoroverlappende tilgang. "De seks fælles projekter vil skubbe innovation på en række områder lige fra udvikling af nye løsninger til at producere gas fra vedvarende energikilder til nye motorkoncepter til privatbiler, til stationære applikationer og skibsdrev, til design af mikronet til både indre og søhavne, " siger Dr. Frank Graf, Leder af gasteknologiafdelingen i DVGW Research Center på KIT's Engler-Bunte Institut. Sammen med Andreas Schell, CEO for Rolls-Royce Power Systems, han accepterede den officielle finansieringsmeddelelse på vegne af de 27 partnere fra industri og forskning.

Projektet har en samlet værdi af EUR 32 mio. Den samlede finansiering fra forbundsministeriet for økonomiske anliggender og energi beløber sig til 19 mio. EUR. Partnerne vil samarbejde i seks fælles projekter lige fra metangenvinding til nye motorkoncepter til skibe, til kraftvarmeværker og biler, til sektorkobling ved hjælp af mikronetløsninger til både indre og søhavne, til systemanalysevurdering.

KIT vil deltage i to "MethQuest"-projekter:

Blandt partnerne i MethFuel-fællesprojektet, der fokuserer på nye procesteknologier til levering af brint og kuldioxid og til katalytisk metanering, er Chemical Technology Group fra Institute for Chemical Technology and Polymer Chemistry (ITCP) og Fuel Chemistry and Technology Group af Engler-Bunte Instituttet (EBI ceb) samt det KIT-associerede European Institute for Energy Research (EIfER). I deres fælles laboratorium ENERMAT (ENERgy MATerials), ITCP og EIfER vil undersøge, hvordan komponenterne i power-to-gas-anlæg kører med strøm fra vedvarende energikilder klare stærkt svingende strømforsyninger. Der vil blive lagt særlig vægt på den optimale brug af faste elektrolyseceller under de meget dynamiske forhold ved power-to-gas-applikationer. Ud over, EBI ceb vil studere trefaset metanering (3PM), der hurtigt reagerer på strømudsving. Dette muliggør direkte kobling af metanering til brintproduktion uden mellemlagring og, derfor, væsentlig reduktion af investerings- og driftsomkostninger.

Forbrændingsteknologigruppen fra Engler-Bunte Instituttet (EBI vbt) deltager i MethCar-projektet, der dækker udviklingen af ​​nye gasmotorer til biler. I en specielt tilpasset bilmotor, de særlige egenskaber ved komprimeret metan produceret fra vedvarende kilder forventes at resultere i en meget høj effektivitet. I øvrigt, metanmotorer er forbundet med meget mindre partikelemissioner end diesel- og benzinmotorer. Imidlertid, størrelser af de producerede partikler er mindre end 100 nm i diameter. For at forhindre dannelse af disse partikler under visse driftsforhold, processer er modelleret og beskrevet af EBI vbt. Dette vil bidrage til pålideligt at udelukke partikeldannelse i efterfølgende MethCar-forbrændingsprocesdesign og motorkalibrering.

De andre fælles projekter vil være MethPower, MethMare, MethGrid, og MethSys. MethPower vil dække nye motorkoncepter til stationære applikationer. MethMare vil fokusere på to koncepter for dynamisk operative højhastighedsgasmotorer til skibe. MethGrid vil koncentrere sig om løsninger på produktionen, gitter, og forbrugssider til design af mikronet til indlands- og søhavne. MethSys vil dække systemanalyser af omkostningerne, indflydelse på klimaet, og gennemførligheden af ​​de nye teknologier.

Baggrund:Power-to-Gas processer

I såkaldte power-to-gas-processer, der bruger elektrisk strøm fra vedvarende energikilder, miljøvenlig gas kan genereres og opbevares nemt til senere brug efter behov. Metan fra power-to-gas processer giver adskillige fordele sammenlignet med andre power-to-X muligheder, produktionsprocesser er mindre komplekse og når langt højere effektivitetsniveauer. Dette har en positiv indvirkning på produktionsomkostningerne. I øvrigt, fossil naturgas kan nemt og successivt erstattes af komprimeret eller flydende metan fra vedvarende energikilder. Eksisterende gasnetværk og applikationer kan stadig bruges uden behov for dyre og tidskrævende ændringer.

For det første, gasbaserede teknologier er veludviklede og brugt i millioner af applikationer. For det andet der er en omfattende og højkapacitetsinfrastruktur af eksisterende naturgasnetværk og lagerfaciliteter til rådighed, hvormed udsving i udbuddet af vedvarende energi kan kompenseres, store mængder energi lagret, og energiforbruget toppe balanceret. Køretøjer drevet med gas fra vedvarende energi, som et supplement til e-mobilitet, kan yde et stort bidrag til energiomstillingen.