Das Energieunternehmen Sunfire hat eine Anlage zur Co-Elektrolyse im November 2018 in Betrieb genommen und seither mehr als 500 Stunden erfolgreichen Testbetrieb verbucht. Die Anlage produziert in einem Schritt Synthesegas aus Wasser, CO2 und Ökostrom,
Prototyp der Co-Elektrolyse-Anlage. Im Industriemaßstab soll die Anlage 21.000 t/a CO2-Emissionen einsparen. (Bild: Sunfire)
Derzeit strebt Sunfire eine möglichst schnelle Skalierung und Kommerzialisierung der Technologie namens Sunfire-Synlink an. Im industriellen Maßstab soll die Technik einen Wirkungsgrad um 80 % erreichen. Laut Unternehmen sinken dadurch die Investitionskosten in Power-to-X-Projekte deutlich.
Den technologischen Durchbruch erreichte Sunfire im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Kopernikus-Projekts Power-to-X (03SFK2Q0), das sich mit Speichertechnologien für grünen Strom beschäftigt und an dem ebenfalls das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) beteiligt ist. Die erfolgreich betriebene Co-Elektrolyse (10 Kilowatt DC, bis zu 4 Nm³/h Synthesegas), wird in den kommenden Wochen nach Karlsruhe ausgeliefert und dort in Kombination mit den Technologien von Climeworks (Direct Air Capture), Ineratec (Fischer-Tropsch-Synthese) und KIT (Hydrocracking) in einem Container zu einer autarken Anlage verbunden. Bis Ende August 2019 soll damit die integrierte Produktion des synthetischen Rohölersatzes e-Crude demonstriert werden, erstmalig in einem durch die Co-Elektrolyse ermöglichten 2-Stufen-Prozess in dieser Größenordnung.
Weiterhin hat Sunfire am 01.01.2019 im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Projekts „SynLink“ (03EIV031A) mit der Skalierung der Hochtemperatur-Co-Elektrolyse auf industriellen Maßstab begonnen – zunächst mit einer Eingangsleistung von 150 Kilowatt (D
C). Dieses multiplizierbare Co-Elektrolyse-Modul soll perspektivisch im Projekt des norwegischen Partners Nordic Blue Crude zum Einsatz kommen. Hier soll eine erste kommerzielle Anlage entstehen, die jährlich 10 Mio. l bzw. 8.000 t des synthetischen Rohölersatzes e-Crude auf Basis von 20 Megawatt Eingangsleistung produzieren wird. Geht die Anlage im Industriepark Heroya in Betrieb, werden CO2-Emissionen in Höhe von ca. 21.000 t/a vermieden, da Abwärme aus Industrieprozessen als auch umweltfreundliche elektrische Energie aus Wasserkraft eingesetzt wird. 13.000 PKW könnten damit vollständig mit synthetischem Ökokraftstoff versorgt werden.
In bisherigen Power-to-Liquids-Verfahren werden zwei getrennte Prozessschritte genutzt, um Wasserdampf in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zu zerlegen (Elektrolyse) und Kohlenstoffdioxid zu Kohlenstoffmonoxid (Reverse Wasser-Gas-Shift Reaktion) zu reduzieren. Mit der Co-Elektrolyse von Sunfire werden H2 (Wasserstoff) und CO (Kohlenstoffmonoxid) nun in einem einzigen Prozessschritt gewonnen, was die Effizienz des Gesamtverfahrens erheblich verbessert und somit auch die Investitions- (CAPEX) und Betriebskosten (OPEX) reduziert. Außerdem reduziert sich der Platzbedarf durch die einstufige Synlink-Technologie merklich.
Durch die globale Energiewende und die Verpflichtung zur Einhaltung der Pariser Klimaschutzziele haben Technologien wie diese großes, weltweites Marktpotenzial. Der globale Bedarf für Elektrolyse-Technologien zur Produktion von grünem, erneuerbarem Wasserstoff wird auf mehr als 3.000 GW geschätzt. Daneben benötigen zahlreiche Sektoren wie der Langstrecken-Straßentransport, der Flug- oder der Schiffsverkehr Alternativen zum fossilen Diesel und Kerosin, die hervorragend transportierbare e-Fuels über vorhandene Infrastrukturen bieten können.
Neben der Herstellung von Kraftstoffen, findet Synthesegas seine Abnehmer in einer ganzen Reihe von Industrien: Etwa in der Chemieindustrie, bei der Herstellung von Kunststoffen oder im Kosmetiksektor. Bislang wird Synthesegas vorwiegend auf Basis von fossilem Erdgas für die industrielle Verwendung hergestellt – in Zukunft hoffentlich CO2-neutral durch hocheffiziente Co-Elektrolyse.
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