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Informationen für:

Competence Center für Erneuerbare Energien und Energieeffizienz
Competence Center

Mit der strategischen Projektinitiative „X-Energy“ möchte die Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg (HAW Hamburg) das führende Innovationszentrum zur Entwicklung von Lösungen für die Zukunftsfähigkeit des Energiesystems realisieren und damit zum Innovationsmotor der Metropolregion Hamburg werden. Von aktuell insgesamt 13 geplanten Teilprojekten in den Forschungsthemen Windenergie, Systemintegration und Speicher, sind 10 Projekte bereits angelaufen und liefern erste Ergebnisse. Ganz aktuell zum 01.12.2018 ist das Vorhaben „DUEME – direkte Umwandlung des Elektrons in Methan“ gestartet. Das Ziel dieses Teilvorhabens ist es, einen biologischen Prozess zur direkten Umwandlung von Strom in Methan unter Verwendung von CO2 zu erforschen und ein Nutzungskonzept zu entwickeln. Das Projekt „READi-PtL“ ist bereits im September 2018 gestartet. In diesem Teilvorhaben sollen die Sektoren Strom und Mobilität miteinander gekoppelt werden, um die Energiewende weiter voranzutreiben. Dafür soll eine neue, innovative und wirtschaftliche Technologie entwickelt werden, die unter Einbindung von Überschussstrom effizient und nachhaltig Flüssigkraftstoffe produziert.

 

Vom Frittenfett zur „Power“

Bioöl aus Frittierfett als Dieselersatz

Die beiden Verfahrenstechniker Anika Sievers und Thomas Willner entwickeln neue Technologien für die Produktion von alternativem Diesel aus nachwachsenden Rohstoffen und Abfällen. An der Fakultät Life Sciences der HAW Hamburg experimentieren sie unter anderem mit Altfett und Altölen aus Sonnenblumen- und Rapsöl.  

Noch vor wenigen Jahren glaubte man, Benzin und Diesel statt aus fossilen Rohstoffen in großen Mengen aus Pflanzenöl herstellen zu können. Doch schnell wurde klar, dass der Anbau von Energiepflanzen stark mit der Produktion von Nahrungsmitteln konkurriert. Zudem wandelt sich das Ackerland durch die großflächige Kultivierung von Energiepflanzen mancherorts in monotone Agrarflächen, was ökologisch bedenklich ist. Angesichts solcher Nachteile haben die Professoren Anika Sievers und Thomas Willner aus der Fakultät Life Sciences eine neuen Weg eingeschlagen: In ihrem Labor für Kraftstoffanalytik und Hochdruck verwandeln sich verbrauchte Öle und Fette aus Sonnenblumen und Raps in hochwertige Treibstoffe, die industriellem Diesel aus Rohöl in Sachen Qualität in nichts nachstehen. Die Altöle und -fette für die Experimente gibt es gleich nebenan gratis, in der Mensa am Campus Life Sciences in Hamburg-Bergedorf. In Fässern rollen Sievers und Willner sie in ihr nahe gelegenes Labor. „Wir ermuntern unsere Studierenden ganz viele Pommes zu essen, damit wir genug von diesem Rohstoff bekommen“, sagt Anika Sievers.

Prof. Dr. Thomas Willner erklärt das genaue Verfahren

 

Die Altöle und Altfette werden zunächst gereinigt und dann in einen Reaktor gefüllt. Darin werden sie bei vergleichsweise moderaten 370 Grad Celsius in kleinere Moleküle zerlegt, gecrackt. Übrig bleiben ein Destillat sowie einige Feststoffe. Große industrielle Anlagen zum Cracken arbeiten bei höheren Temperaturen, womit das HAW-Verfahren deutlich energiesparender und billiger ist. Im nächsten Verfahrensschritt wird dem Destillat Wasserstoff zugeführt und das Destillat hydriert. Das Endprodukt ist dann ein Diesel, der von Natur aus frei von Schwefel- und Stickoxiden ist, da er aus pflanzlichen Bestandteilen erzeugt wurde. Damit liefert dieses Verfahren eine neue Biokraftstoffgeneration, die voll kompatibel mit konventionellem Diesel ist. Dieser neue Biokraftstoff ist zudem deutlich besser als jener der ersten Generation, wie etwa Biodiesel aus Pflanzenölen oder Bioethanol aus Zucker oder Stärke. Das Besondere: Der Wasserstoff für die Hydrierung des Destillats stammt ebenfalls von der HAW Hamburg. Er wird am Energie-Campus des Competence Center für Erneuerbare Energien und EnergieEffizienz (CC4E) durch Elektrolyse erzeugt. Bei der Elektrolyse wird Wasser durch elektrischen Strom in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt.

Die Arbeit von Anika Sievers, Thomas Willner und den Kollegen vom CC4E wird aktuell im Rahmen der X-Energy-Initiative gefördert, mit der das Bundesforschungsministerium (BMBF) die Entwicklung von Technologien anregen will, durch die sich Strom aus Wind und Sonne in anderen Energieträgern speichern lässt. Wie beschrieben, wird in diesem Falle mit Ökostrom erzeugter Wasserstoff genutzt, um die Pflanzenöle in Flüssigkraftstoff zu verwandeln – ganz passend heißt das X-Energy-Teilprojekt an der HAW Hamburg READi-PtL (Power to Liquid). „Im Rahmen der X-Energy Förderung des BMBF erhalten wir die Chance, unser bestehendes Verfahren gemeinsam mit der Firma Nexxoil auf den Maßstab einer Pilotanlage hoch zu skalieren, um das Bioöl für die Marktreife vorzubereiten“, sagt Thomas Willner.

Das Projekt READi-PtL verfolgt neben der CO2-Einsparung das Ziel, die Sektoren Strom und Mobilität miteinander zu koppeln, indem erneuerbar erzeugter Strom über den Wasserstoff in flüssigen Treibstoffen gespeichert wird. Das sei unumgänglich, sagt Thomas Willner, „denn im Strommix ist aktuell sehr viel Braun- und Steinkohle enthalten. Wir hätten gar nicht genug erneuerbaren Strom, um ganz Deutschland im Automobilbereich zu elektrifizieren. Deshalb müssen wir andere Flüssigkraftstoffe nutzen, auch um die bestehenden Reichweiten von LKWs und Flugzeugen erhalten zu können."

Prof. Dr. Anika Sievers präsentiert einem HAW-Studierenden den Versuchsaufbau

Seine Kollegin Anika Sievers sieht aktuell noch technische Herausforderungen, denn im Jahr 2050 soll der Strom in Deutschland gemäß dem Ziel der Bundesregierung zu 100 Prozent aus erneuerbaren Energien stammen. Doch das Angebot an Sonnen- und Windstrom schwankt. Und damit könnte auch das Stromangebot für den Betrieb von Elektrolyse-Anlagen zur Wasserstoff-produktion schwanken. „Eine unserer Herausforderungen ist es nun, wie wir es schaffen, dass der Elektrolyseur vom Jahr 2050 an trotz der Schwankungen dauerhaft unseren Wasserstoff bereitstellt“, sagt Anika Sievers. Letztlich könnte auch das Wasserstoffangebot schwanken. „Deshalb müssen wir auch erforschen, wie schnell unsere Anlagen gestartet und herunter gefahren werden können und wie unsere Anlagen mit einem fluktuierenden Wasserstoffangebot umgehen. Hier müssen wir die entsprechenden Daten liefern.“

Die Studierenden und die beiden Professoren werden in den kommenden Jahren die Veränderung der Kraftstoffprodukte hautnah miterleben; und natürlich den Einsatz ihrer READi-PtL-Anlage. Gut möglich, dass der Stromgenerator der Pommesbude schon beim nächsten Campusfest mit Bioöl à la Sievers und Willner betrieben wird.

Projektvolumen: ca. 680.000 Euro

Laufzeit: 07/2018 – 06/2021

Projektpartner: Nexxoil GmbH

Text: Wega Wilken, HAW Hamburg | CC4E

Fotos: Jonas Fischer

https://www.haw-hamburg.de/cc4e/x-energy/readitm-ptl.html 

Letzte Änderung: 05.12.18

An die Redaktion

 

Über das Projekt X-Energy

„X-Energy“ lautet der Titel des Projekts, mit dem das CC4E am FH-Impuls Programm des BMBF für forschungsstarke Fachhochschulen teilnimmt. Ziel ist es den bestehenden Forschungsschwerpunkt Energie und Nachhaltigkeit der HAW Hamburg auszubauen, das Transferpotenzial zu erhöhen und den Profilbereich zu schärfen.

 

X-Energy soll das führende Innovationszentrum für die Energiewende in der Metropolregion Hamburg etablieren, thematisch ausgerichtet auf Windenergie, Systemintegration und Speicher.