Unterthema Neue Techniken zur Nutzung erneuerbarer Energien
In dem relativ jungen Gebiet der Nutzung erneuerbarer Energien kommt es häufig zu technischen Neuentwicklungen. Deren Bedeutung wird aufgrund von Lebenszyklusanalysen und den Gesamtkosten über die Nutzungsdauer sowie von Erfahrungskurven und möglichen Anschlusstechnologien eingeschätzt und bewertet. Die Arbeit konzentriert sich dabei auf Technologien,
- welche geeignet sind, vorhandene Probleme zu lösen,
- welche innerhalb der Helmholtzgemeinschaft relevant sind und
- für welche Wissenslücken existieren.
Zu den untersuchten Technologien gehören solarthermische Kraftwerke und neue Biomasse-Technolgien.
Solarthermische Kraftwerke und Entsalzungsanlagen
Das Potenzial für den Export von Strom aus solarthermischen Kraftwerken aus der MENA-Region (Middle East, North Africa) nach Europa ist sehr groß. Das Gleiche gilt für die Bereitstellung von entsalztem Wasser, welches in der Region dringend benötigt wird. Mit Machbarkeits- und Auslegungsstudien sollen die Möglichkeiten von gekoppelten Stromerzeugungs- und Entsalzungsanlagen sowie die Hemmnisse beim Ferntransport von Strom aus der MNA-Region nach Europa weiter konkretisiert werden.
Weitere Informationen:
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- Rinnenkollektoren zur Konzentration von Solarstrahlung
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- Stromverbund für erneuerbare Energien zwischen Nordafrika, nahem Osten und Europa.
Neue Biomasse-Technologien
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- Gebäude der bioliq®-Anlage, Pyrolyseanlage, KIT
Synthesekraftstoffe und Chemikalien
Die Vergasung mit anschließender Synthese bietet vielfältige Möglichkeiten, verschiedenste Biomassearten energetisch und stofflich zu nutzen, ohne in direkte Konkurrenz mit Nahrungs- und Futtermitteln zu geraten.
Es ist Ziel der Arbeiten, jeweils den gesamten Verfahrensweg der Bereitstellung von Synthesekraftstoffen oder Chemikalien aus Biomasse – in Anlehnung an das am KIT in der Umsetzung befindliche bioliq®-Konzept – anhand technischer, ökonomischer und umweltrelevanter Kriterien zu analysieren und zu bewerten. Konkurrierende Verwertungswege der Biomasse zur Strom- und Wärmebereitstellung, insbesondere aber der Vergleich mit der Biomethan-Produktion als Erdgas-Substitut (SNG, Subsitute Natural Gas) werden mit einbezogen. Fossile Referenztechnologien finden hierbei ebenfalls Berücksichtigung.
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- Biomethananlage, DBFZ
Biomethan
Biomethan kann als Erdgassubstitut vielfältig im Energiesystem eingesetzt werden und den Ablösungsprozess von den fossilen Energien substanziell unterstützen. Die Gewinnung kann über biochemische und thermo-chemische Umwandlungsprozesse erfolgen, wodurch eine breite Rohstoffbasis zur Verfügung steht. Die Technologien befinden sich in der Demonstrations- bzw. Markteinführungsphase. Optimierungen des Gesamtsystems stehen vielfach noch aus.
Ziel der Arbeiten ist daher
- eine ganzheitliche Bewertung der Verfahren und Konzepte auf Basis verfügbarer Daten und Simulationen
- und die Erarbeitung einer Biomethan Road Map als wichtiger Bestandteil einer nachhaltigen Bioenergiestrategie.
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- Mikroalgenreaktor, KIT
Mikroalgen
Mikroalgen gelten als Biomasseproduzenten der Zukunft, weil sie auf marginalen Standorten kultiviert und ganzjährig geerntet werden können und deutlich höhere Flächenerträge haben als traditionelle Energiepflanzen. Sie eignen sich zur Herstellung von Nahrungs- und Futtermitteln und Energieträgern (Biodiesel, Bioethanol, Biomethan, Biowasserstoff). Die für das Algenwachstum erforderlichen Nährstoffe können teilweise aus Sekundärquellen (z. B. Abgase von Kraftwerken als CO2-Quelle, stickstoffhaltige Abwässer) bezogen werden. Ein weiterer ökologischer Vorteil ist, dass die Biomasseerzeugung in geschlossenen Reaktoren stattfindet. In den Forschungsarbeiten sollen verschiedene Nutzungspfade zur Energieerzeugung aus Mikroalgen hinsichtlich ihrer Potenziale und ihrer ökologischen, wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Folgen analysiert und bewertet werden. Durch die prospektive Folgenforschung sollen frühzeitig Hinweise für die Gestaltung und Entwicklung nachhaltiger Prozessketten und Produkte auf der Basis von Mikroalgen erarbeitet werden.
