Solare Verfahrenstechnik: Was kommt nach dem Strom? - DLR Solarforschung, Solare Verfahrenstechnik
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Solare Verfahrenstechnik: Was kommt nach
dem Strom?
Dr. Christian Sattler
DLR Solarforschung, Solare Verfahrenstechnik
christian.sattler@dlr.de
12.07.2011
… noch mehr Strom …
12.07.2011
… aber wie wird er produziert und
was ergeben sich daraus für Möglichkeiten?
12.07.2011
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
12.07.2011
Wie macht man Solarenergie unabhängig von
Zeit und Ort?
12.07.2011
Solare Brennstoffe für
Kraftwerke
Energetische Aufwertung von Brennstoffen für thermische
Kraftwerksprozesse wie Erdgas, Kohle aber auch Biogas, Wasser
oder CO2
Wasserstoff als Energiespeicher für erneuerbare Energie
Mobilität
Reduzierung der Emissionen durch solare Brennstoffe in
konventionellen Verbrennungsmaschinen
Erneuerbarer – solarer- Wasserstoff für Brennstoffzellenfahrzeuge
Indirekt für den emissionsfreien Betrieb von Batteriefahrzeuge
Industrie
CO2 reduzierte Grundstoffe
Folie 6
12.07.2011
Solare Brennstoffe: Erzeugungswege
Solarenergie
Wärme Strahlung
Solarthermie Fossile Ressourcen Biomasse PV
CO2 Wärme
Synthetische Brennstoffe
Mechanische Energie
Strom
Transfer Transfer
Thermochemie Elektrolyse Photochemie
Speicher Wasser
Reinigung
Material Entsalzung
Wasserstoff
CSP
Folie 7
12.07.2011
Möglichkeiten zur solarthermischen Brennstofferzeugung
Übergangsverfahren
Reformierung SOLREF, ASTERIX,
SOLASYS, Solar Gas
Fossile
Vergasung/PrOx
Rohstoffe
Cracken SOLHYCARB
Energie
Pyrolyse
H2 + kohlenstoffhaltige
Biomasse Brennstoffe
Energetische Nutzung
Chemie
Offene TC-Prozesse Erneuerbare Verfahren
Direkte Spaltung HYCATS (photochem.)
HYDROSOL (1+2)+3D
H2O, CO2 TC-Kreisprozesse
HyCycleS, HYTHEC
+Strom für WH Cycle
HT-Elektrolyse Hi2H2, ADEL
+ Strom
Folie 8
12.07.2011
CO2 Reduktion durch die Solarisierung etablierter Verfahren
Dampfreformierung von Methan und Kohlevergasung
30
CH4 + H2O → CO + 3 H2
CG
25
CO + H2O → H2 + CO2 20
CO + 2 H2 → CH3OH
CO2 Reduktion 20 – 50%
kg/kg
15
SPCR
CO2 + 3 H2 → CH3OH + H2O SMR
10
SSMR
5
0
SMR SSMR CG SPCR
Folie 9
12.07.2011
Beispiel Wärme: Konzept eines thermochemischen
Kreisprozesses zur H2O oder CO2 Spaltung
800-900 °C
H
H H
H O
O
H MOreduced MOoxidized H
H
O
H 2O H
O
H2 MOreduced MOoxidized
O
O
1200 °C
*Roeb, Müller-Steinhagen, Science-Mag., Aug. 2010.
Folie 10
12.07.2011Pilotanlagen 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
12.07.2011HYDROSOL II Pilot Reaktor im Betrieb auf einem
Solarturm der Plataforma Solar de Almería
Folie 12
12.07.2011Solare Erdgasreformierung (1990)
Separation von Kollektor und Reaktor: Asterix
DLR, CIEMAT, Steinmüller
Folie 13
12.07.2011Solare Erdgasreformierung (2010)
SOLASYS, SOLREF (EU FP4, FP6)
Druckaufgeladene Receiver,
Weizmann Institute of Science,
Israel
In das Gas eingekoppelte
Leistung: bis 220 kWth bzw. 400
kWth
Reformierungstemperatur:
bis 765°C bzw. 1000°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
12.07.2011Solare Verfahrenstechnik im DLR
Abteilungsleitung
Organisation
Strategie
Vertretung in Gremien
(z.B. FCH-JU)
Weitere Themen: Gruppe Gruppe Weitere Themen:
Solare HT-Prozesse Hochtemperatur Niedertemperatur Chemie im
(Drehrohre etc.) Verfahrenstechnik Verfahrenstechnik Solarkraftwerk
ökonomische Bewertung Dr. Martin Roeb Dr. Christian Jung (Chemische Reaktionen,
Simulation Solarturm >500°C Systeme < 500°C Wärmeträger etc)
Solare Brennstoffe Solare Photochemie
(Brennstoffe, Wasser)
u.A. Descartes Preis, u.A. EnergyGlobe Award
Science Paper DLR Innovationspreis
Folie 15
12.07.2011Zusammenfassung 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
12.07.2011Danksagung
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
12.07.2011Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
Folie 18
12.07.2011Sie können auch lesen
