Leitprojekt MethQuest startet

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Methanbasierte Kraftstoffe für Verkehr und Energieversorgung

Mit 27 Partnern aus Forschung, Industrie und Energiewirtschaft und vom BMWi mit 19 Millionen Euro gefördert, startete am 14.09.2018 ein neues „Leitprojekt“ namens MethQuest. Unter der gemeinsamen Koordination von Rolls-Royce Power Systems und der DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) sollen in sechs Verbundvorhaben Methangewinnung, neue Motorenkonzepte für Schiffe, Blockheizkraftwerke und synthetische Kraftstoffe für Pkw bis hin zur Sektorkopplung durch Microgrid-Lösungen für Binnen- und Seehäfen sowie systemanalytische Bewertung erforschen.

Zapfhähne in Berlin – Foto © Gerhard Hofmann für Solarify

Umweltfreundliche, praktikable und bezahlbare Lösungsansätze für eine erfolgreiche Energiewende sind einer Medienmitteilung zufolge Ziel des Leitprojekts „Methan aus erneuerbaren Quellen in mobilen und stationären Anwendungen“ mit einem Gesamtvolumen von 32 Mio. Euro. Im Rahmen von MethQuest sollen Technologien entwickelt und untersucht werden, mit deren Hilfe sich methanbasierte Kraftstoffe aus Erneuerbaren Quellen gewinnen, in mobilen und stationären Anwendungen nutzen und schnell in den Markt einführen lassen. Während Gas insbesondere in der Wärmeversorgung weit verbreitet ist, ist dessen Potenzial im Personen-, Güter- und Schiffsverkehr bisher kaum erschlossen. Auch die Nutzung zur flexiblen Strom- und Wärmegewinnung in Blockheizkraftwerken stagniert seit mehreren Jahren, obwohl stromgeführte Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen als wichtiger Baustein der Energiewende gelten.

Am Beispiel des Hafens Karlsruhe werden Schnittstellen und Synergien der Sektorenkopplung untersucht und simuliert. Ganz konkret geht es dabei um die Frage, wie Strom, Gas und Wärme örtlich bedarfsgerecht gewonnen und den Verbrauchern bereitgestellt werden können. Zu den Verbrauchern zählt die lokale Hafeninfrastruktur genauso wie die städtische Busflotte und Schiffe. Auch Speichermöglichkeiten werden mitbetrachtet, um das lokale Netz möglichst eigenständig betreiben zu können.

„Für eine erfolgreiche Energiewende ist es unabdingbar, dass die Sektoren Energie und Verkehr gekoppelt und gesamtheitlich betrachtet werden. Dabei spielen methanbasierte Kraftstoffe, die anhand von Strom aus erneuerbaren Energiequellen („Power to Gas“) gewonnen werden, eine wichtige Rolle. Mit ihnen lassen sich Treibhausgasemissionen signifikant senken, was uns dabei unterstützt, die Klimaschutzziele zu erreichen. Die Weiterentwicklung der Technologien, durch die diese Kraftstoffe energieeffizient eingesetzt werden können, ist ein wesentlicher Bestandteil des Leitprojekts MethQuest“, sagte Maritim-Koordinator Brackmann.

An zwei Verbundvorhaben von „MethQuest“ ist das KIT beteiligt:

  • Im Verbundvorhaben MethFuel, das sich mit neuartigen verfahrenstechnischen Konzepten zur Wasserstoff- und Kohlenstoffdioxid-Bereitstellung und zur katalytischen Methanisierung beschäftigt, sind der Lehrstuhl Chemische Technik des Instituts für Technische Chemie und Polymerchemie (ITCP) und der Bereich Chemische Energieträger – Brennstofftechnologie des Engler-Bunte-Instituts (EBI ceb) sowie das mit dem KIT assoziierte Europäische Institut für Energieforschung (EIfER) beteiligt. Das ITCP und EIfER werden in ihrem gemeinsam betriebenen Labor ENERMAT (ENErgetische MATerialien) untersuchen, wie die einzelnen Komponenten der Power-to-Gas-Anlagen, die mit Strom aus erneuerbaren Energiequellen gespeist werden, mit einem stark schwankenden Stromangebot zurechtkommen. Dabei geht es vor allem um die Aufgabe, Festelektrolysezellen optimal für die hohen dynamischen Anforderungen von Power-to-Gas-Anwendungen einzusetzen. Komplementär dazu wird das EBI ceb die Dreiphasen-Methanisierung (3PM) untersuchen, die Stromschwankungen sehr schnell folgen kann. Dies ermöglicht die direkte Kopplung der Methanisierung an die Wasserstofferzeugung ohne Zwischenspeicherung und somit eine deutliche Reduzierung von Investitions- und Betriebskosten.
  • Im Verbundvorhaben MethCar, das sich mit der Entwicklung von neuartigen Pkw-Gasmotoren befasst, ist der Bereich für Verbrennungstechnik am Engler-Bunte-Institut (EBI vbt) beteiligt. Die besonderen Eigenschaften von komprimiertem Methan aus erneuerbaren Energien versprechen in einem spezifisch angepassten Pkw-Motor besonders hohe Effizienz, zudem weisen Methanmotoren gegenüber Diesel- und Benzinmotoren sehr geringe Partikelemissionen auf. Allerdings stehen aber auch sehr feine Partikelgrößen, die kleiner als 100 Nanometer Durchmesser haben, zunehmend im Fokus. Um die Bildung dieser Partikel bei bestimmten Betriebszuständen zu vermeiden, werden diese Abläufe von EBI vbt nachgestellt und beschrieben, um sie bei der anschließenden Auslegung des MethCar-Brennverfahrens und der Motorkalibrierung sicher vermeiden zu können.
  • Des Weiteren untersuchen die Verbundvorhaben MethPower neuartige Motorenkonzepte für stationäre Anwendungen, MethMare zwei Konzepte für schnelllaufende und dynamisch betreibbare Gasmotoren für die Schifffahrt, MethGrid erzeugungs-, netz- und verbrauchsseitige Lösungen zur Gestaltung von Microgrids für Binnen- und Seehäfen sowie MethSys eine verbundübergreifende systemanalytische Bewertung der Kosten, Klimawirkung und Umsetzbarkeit der neuen Technologien.

Die Partner im Leitprojekt MethQuest:

  • AREVA H2Gen GmbH
  • Continental Automotive GmbH
  • DBI – Gastechnologisches Institut gGmbH Freiberg
  • DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT)
  • Energy Systems Analysis Associates – ESA2 GmbH
  • Engler-Bunte-Institut (EBI) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT)
  • Erdgas Südwest GmbH
  • European Institute for Energy Research (EIfER)
  • FORD-Werke GmbH
  • Fraunhofer-Institut für Bauphysik
  • Fraunhofer-Institut für Optronik
  • Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme
  • Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung
  • iGas energy GmbH
  • Infraserv GmbH & Co. Höchst KG
  • Institut für Luft- und Kältetechnik gemeinnützige Gesellschaft mbH
  • Institut für Technische Chemie und Polymerchemie (ITCP) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT)
  • Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
  • keep it green GmbH
  • Kelvion Machine Cooling Systems GmbH
  • L’Orange GmbH
  • MTU Friedrichshafen GmbH/Rolls-Royce Power Systems
  • Open Grid Europe GmbH
  • RWTH Aachen University
  • Schaeffler Technologies AG & Co. KG
  • Stadtwerke Karlsruhe GmbH
  • Systemtechnik und Bildauswertung
  • Technische Universität Berlin
  • Technische Universität München.
  • terranets bw GmbH

->Quellen und mehr: