KW 28/2019

Die Sonne tanken

Solaranlage zur solaren Herstellung von Kerosin
Solaranlage zur solaren Herstellung von Kerosin
Um die Erderwärmung zu stoppen, müssen Alternativen zu fossilen Brennstoffen gefunden werden. Auch die Luftfahrtindustrie will ihren Teil beitragen. Allerdings: Anders als etwa im Automobilbereich sind Elektroantriebe im Flugverkehr kurz- bis mittelfristig keine gangbare Lösung. Die Industrie geht daher völlig neue Wege. Beispielsweise im Projekt SUN-to-LIQUID unter Koordination von Bauhaus Luftfahrt. Die sieben Projektpartner wollen Kerosin aus Sonnenlicht, Wasser und CO2 herstellen. Im Juni 2019 ist es erstmals gelungen, das solare Kerosin im industriellen Maßstab zu produzieren.

Die Vorteile des Kraftstoffs aus erneuerbaren Energien sind enorm. So reduziert Solarkerosin die CO2-Emissionen im Vergleich zu fossilem Kraftstoff um mehr als 90 Prozent, wobei die Anlage den Rohstoff CO2 aus der Atmosphäre gewinnt. Anders als Biokraftstoff besteht bei der Herstellung zudem keine Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion.

Weltweit einzigartiges Verfahren

Für das Projekt haben die sieben Partner eine bislang einzigartige Solaranlage im spanischen Mósteles errichtet. Ein Heliostatenfeld bestehend aus fast 170 fokussierenden Spiegeln sammeln dort das Sonnenlicht und konzentrieren es auf das 2.500-Fache. So entstehen Temperaturen von über 1.500 Grad Celsius, die es für den anschließenden Prozess braucht. Der Grundgedanke: den Verbrennungsprozess umkehren. Das Verfahren nutzt Kohlenstoffdioxid und Wasser als Rohstoffe, führt Energie aus Sonnenlicht zu und gewinnt so Kraftstoff.

Im Detail besteht der entsprechende thermochemische Prozess aus zwei Schritten. Zunächst wird in einem eigens entwickelten Reaktor aus einem Metalloxid, das als Reaktant dient, bei circa 1.500 Grad Celsius Sauerstoff freigesetzt. Dann leiten die Forscher bei circa 700 Grad Celsius Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf durch den Reaktor. Beide reagieren mit dem Sauerstoff-defizitären Metalloxid und geben Sauerstoff an diesen ab. So entsteht ein Synthesegas – eine Mischung aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid mit jeweils sehr hohem Reinheitsgrad.

Mit Hilfe des sogenannten Fischer-Tropsch-Verfahrens wird das Synthesegas anschließend in Kerosin umgewandelt. Die Nutzung von Fischer-Tropsch-Kerosinen ist schon heute zugelassen, dadurch kann der solare Kraftstoff ohne weitere Zulassungsverfahren zu konventionellem Turbinenkraftstoff beigemischt werden.

Solares Kerosin ist möglich

Dass der Prozess funktioniert, hatten die Projektpartner im Vorgängerprojekt SOLAR-JET bereits gezeigt – allerdings nur unter Laborbedingungen. Im Juni ist es nun erstmals gelungen, das solare Kerosin in einem Pilotprojekt unter realen Bedingungen herzustellen.

Das Projekt SUN-to-LIQUID vereint führende europäische Forschungsinstitutionen und Firmen im Bereich thermochemische Solarforschung: ETH Zürich, IMDEA Energy, DLR, Abengoa Energía und HyGear Technology & Services B.V. Der Koordinator Bauhaus Luftfahrt e.V. ist verantwortlich für die Technologie- und Systemanalyse. ARTTIC unterstützt das Forschungskonsortium mit Projektmanagement und Kommunikation.

Gefördert wird SUN-to-LIQUID im Rahmen von Horizon 2020 und läuft noch bis Dezember 2019. Bis dahin wird die Anlage im Produktionsbetrieb einer Dauerbelastung unterzogen und im Forschungsbetrieb wertvolle Erkenntnisse für zukünftige Reaktor- und Anlagenentwicklungen liefern. Diese werden in zukünftige Projekte einfließen, um dem Ziel der kommerziellen Herstellung von solarem Kerosin näher zu kommen.