Mit vier neuen Synthesereaktoren sollen der Syntheseprozess und die entsprechenden Katalysatoren sowie unterschiedliche Reaktorkonzepte miteinander verglichen werden.
DBFZ
Die Synthesereaktion ist alt bekannt und top aktuell. Sie trägt zur Energiespeicherung und Kraftstoffbildung bei. Das DBFZ hat seine technischen Anlagen um vier Synthesereaktoren erweitert.
Das Verfahren Power-to-Gas setzt darauf, Überschuss-Energie in Form eines chemischen Energieträgers mit hoher Speicherdichte und -kapazität zu speichern. Zum Verfahren zählen die Wasserstoff-Elektrolyse und die Methanisierung, die beide einen großen Forschungsbedarf haben. Die Synthese ist ein Kernpunkt der Forschungsarbeiten. Bei der Synthesereaktion sind Katalysatoren und Reaktionsbedingungen wie Temperatur, Verweilzeit oder die Synthesegas-Zusammensetzung ausschlaggebend. Bei flexiblen Betriebsweisen der Synthesereaktoren müssen die Reaktortemperatur kontrolliert und entsprechende Regelungskonzepte entwickelt werden. Aufgrund der Dezentralisierung des Energiesystems rücken dabei vermehrt Konzepte mit einer im Vergleich zu herkömmlichen Chemieanlagen kleinen Produktionskapazität in den Vordergrund und eröffnen Einsatzmöglichkeiten für neuartige Reaktorkonzepte, so eine Meldung des Deutschen Biomasseforschungszentrum, DBFZ.
Wirkungsgrad von circa 70 Prozent bei Power-to-Liquid-Anlage
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Seit Jahrzehnten bekannt ist die Fischer-Tropsch Synthesereaktion. Mit Hilfe der Hochtemperatur-Wasserstoff-Elektrolyse wurde sie jüngst als wirtschaftlich relevant eingestuft. Ein Hersteller für Power-to-Liquid-Anlagen erreicht durch den Einsatz der Hochtemperatur-Dampfelektrolyse laut eigenen Angaben einen Wirkungsgrad von circa 70 Prozent.
Beim Verfahren Power-to-Liquid wird mit Hilfe von regenerativer Energie aus Kohlenstoffdioxid und Wasser zunächst ein Synthesegas erzeugt. Ein Synthesereaktor setzt die gasförmigen Moleküle zu flüssigen Kohlenwasserstoffen neu zusammen. Das Ergebnis ist synthetischer Flüssigkraftstoff.
Neue Synthesereaktoren für unterschiedliche Anwendungen
Das DBFZ hat ein neues Technikum mit vier unterschiedlichen Synthesereaktoren in Betrieb genommen. Das Spektrum reicht von Festbett-Rohrreaktoren mit Gasrückführung bis hin zu thermoölgekühlten Rohr- und Plattenreaktoren. Abgerundet wird die Versuchsausstattung durch einen Biomassevergaser, der in der Lage ist, die Synthesereaktoren alternativ zu Flaschengasen mit realen und damit verunreinigten Eduktgasen zu versorgen.
Hier sehen auch die Springer-Autoren Julia Michaelis und Fabio Genoese Forschungsbedarf: "Bei den katalytischen Methanisierungsverfahren besteht vor allem ein verfahrenstechnischer F&E-Bedarf. Die Realisierung größerer Anlagen muss erprobt werden, insbesondere ihre Stabilität gegenüber Veränderungen der Eduktgaszufuhr. Durch Fortschritte im Teillastverhalten kann der H2-Pufferspeicher kleiner dimensioniert werden, sodass die Gesamtkosten des Systems sinken. Zur Steigerung des Wirkungsgrades müssen verbesserte Konzepte für die Abwärmenutzung entwickelt werden. Außerdem gilt es für Blasensäulenreaktoren, die Temperaturstabilität des Wärmeträgerfluids zu verbessern". Sie erläutern im Buchkapitel "Power-to-Gas" die Technologie, nennen Wirkungsgrade und Entwicklungsziele.