Skip to main content

Effizienzpotenziale solarthermochemischer Kraftstoffproduktion

Solarenergie ist aufgrund ihrer weitverbreiteten Verfügbarkeit ein Grundpfeiler der Energiewende von fossilen zu erneuerbaren Quellen. Die Nutzung von Sonnenlicht für die thermochemische Produktion von erneuerbaren Flugkraftstoffen verspricht einen besonders hohen Konversionswirkungsgrad. Kohlendioxid und Wasser werden dabei in einem Solarreaktor, der zum Beispiel die Keramik Ceroxid als Reaktant nutzt, in Kohlenmonoxid und Wasserstoff gespalten. Die Gasmischung wird anschließend in flüssige Kohlenwasserstoffe umgewandelt.

Forscher des Bauhaus Luftfahrt zeigten auf, welch starken Einfluss die Umwandlungseffizienz auf die Kosten- und Ökobilanz des Kraftstoffproduktes hat, da sie die Größe des konzentrierenden Solarfeldes bestimmt1. Als ein Teil des Engagements des Bauhaus Luftfahrt in der Erforschung des Innovationspotenzials von solarer Kraftstofftechnologie wurde ein generisches und modulares Modell für die Beschreibung einer großen Zahl von Reaktor-konzepten entwickelt2.

In der Auswertung wurde die Bedeutung der Wärmerückgewinnung aus dem reaktiven Material für hohe Wirkungsgrade gezeigt, wobei bis zu 80 % Wärmetauscheffizienz in einer neuartigen Festkörper-Gegenstrom-Konfiguration möglich sind. Mit dem Modell ist es auch möglich, die Reaktorgeometrie für vorgegebene Betriebsparameter zu optimieren.

Die Ergebnisse bilden einen wichtigen Beitrag zur Erforschung von Reaktortechnologien, wie sie im Rahmen des „SUN-to-LIQUID“-Projektes3 untersucht werden, um Sonnenlicht kosteneffizient für die nachhaltige und großtechnische Produktion von Flugkraftstoffen zu nutzen.

 

1C. Falter, V. Batteiger, A. Sizmann, Environmental Science and Technology, 50 1 (2016)
2C. Falter, A. Sizmann, R. Pitz-Paal, Solar Energy, 122 (2015)
3Die Forschung zu diesen Ergebnissen wurde von der Europäischen Union im Forschungs- und Innovationsprogramm Horizont 2020 unter der Fördervertragsnummer 654408 gefördert.

  • Thermochemische Konversionseffizienz als Funktion der Wärmerückgewinnung: Die thermochemische Energieeffizienz der Konversion von Sonnenlicht zu Kraftstoff hängt entscheidend von der Wärmerückgewinnung im Wärmetauscher ab.Thermochemische Konversionseffizienz als Funktion der Wärmerückgewinnung: Die thermochemische Energieeffizienz der Konversion von Sonnenlicht zu Kraftstoff hängt entscheidend von der Wärmerückgewinnung im Wärmetauscher ab.
  • Generisches Reaktormodell: Darstellung des entwickelten generischen Reaktormodells mit den Reaktionskammern für die Reduktion und Oxidation des Redoxmaterials sowie dem dazwischen liegenden Wärmetauscher (hervorgehoben)Generisches Reaktormodell: Darstellung des entwickelten generischen Reaktormodells mit den Reaktionskammern für die Reduktion und Oxidation des Redoxmaterials sowie dem dazwischen liegenden Wärmetauscher (hervorgehoben)