Innovative Kraftstoffe, Chemikalien & Technologien
Innovative Kraftstoffe, Chemikalien & Technologien

Innovative Kraftstoffe, Chemikalien & Technologien

Im Rahmen der Energiewende rücken innovative Kraftstoffe und Brennstoffe, deren Produktionsverfahren sowie neue Technologien in den Vordergrund, die es unter anderem ermöglichen, erneuerbare Energien zu speichern und zu verwerten, indem sie für andere Sektoren, wie beispielsweise den Verkehrs- oder Wärmesektor, nutzbar gemacht werden. Im Folgenden beleuchten wir einige Beispiele.

Synthetische Kraftstoffe
Grüner Wasserstoff (H2)
Leistungsfähige Power-to-X-Speichersysteme für Wasserstoff (H2)
Chemikalien - Ammoniak (NH3)

Synthetische Kraftstoffe
als Beitrag zur Energiewende

Synthetische Kraftstoffe (SynFuels, E-Fuels, Future Fuels, PtL)

Synthetische Kraftstoffe (SynFuels, E-Fuels, Future Fuels)

Synthetische Kraftstoffe, vor allem E-Fuels bzw. Power-to-X Produkte, gelten als große Hoffnung im Mobilitätssektor. Fossile Kraftstoffe basieren auf Wasserstoff und Kohlenstoff, sogenannten Kohlenwasserstoffen. Sie können mit Hilfe von Technologien jedoch auch künstlich hergestellt werden. Diese künstlichen Kraftstoffe - auch synthethische Kraftstoffe, SynFuels, Future Fuels oder E-Fuels genannt - sind in ihren Eigenschaften nahezu identisch mit den fossilen Kraftstoffen, werden allerdings in Verfahren aus Strom durch erneuerbare Energien erzeugt („E-Fuels").

Wie genau funktioniert der Herstellungsprozess von E-Fuels?

Regenerativer Strom aus Windkraftanlagen oder Solarstrom wird genutzt, um Wasser per Elektrolyse in Sauerstoff (O₂) und Wasserstoff (H₂) zu spalten. Dies ergibt als ersten Grundstoff Wasserstoff. Im nächsten Schritt wird der Wasserstoff mit Kohlendioxid (CO₂) verbunden, das als Abfallprodukt aus industriellen Prozessen anfällt oder welches aus der Umgebungsluft abgeführt wird. Dabei gibt es zwei Hauptsyntheseverfahren: Methanol zu Gasoline (MtG) und Fischer-Tropsch (FT). Endprodukte sind synthetischer Dieselkraftstoff, synthetisches Benzin (Ottokraftstoff), Heizöl, Kerosin und andere chemische Produkte. Die Produktion erfolgt derzeit noch in kleinen Mengen meist in Forschungs- und Pilotprojekten.

Woher kommen E-Fuels?

Große Mengen dieses synthetischen Kraftstoffs können vor allem dort hergestellt werden, wo Wind- und Solarüberschuss gegeben ist, dies ist z.B. in Regionen wie Chile der Fall.

Synthetische Kraftstoffe werden für die Dekarbonisierung bis 2050 von entscheidender Bedeutung sein

Wir als Mabanaft Gruppe wollen der bevorzugte unabhängige Anbieter von Flüssigkraftstoffen und Brennstoffen in unseren Kernmärkten sein und während der gesamten Energiewende einen nachhaltigen Beitrag leisten. Um unseren Kunden innovative Energielösungen in den Segmenten Transport, Heizung und Industrie anzubieten, beteiligen wir uns an verschiedenen Investitionsprojekten und Initiativen. Beispiele sind unsere Partnerschaft mit HIF (Highly Innovative Fuels), Chile, zum Vertrieb von klimaneutralem E-Benzin, unser Joint Venture P2X Europe, um Power-to-X-Produkte zu vermarkten, und unsere Mitgliedschaft in der eFuel Alliance.

HIFP2X EuropeeFuel Alliance

Wir sind davon überzeugt, dass Flüssigkraftstoffe für die Versorgung der Mobilität von morgen auch in Zukunft eine wichtige Rolle spielen werden. Wir wollen den Übergang unserer Kunden zu saubereren Kraftstoffen unterstützen, indem wir langfristig alternative Lösungen wie synthetische Kraftstoffe anbieten. In einem Video erklären wir, warum synthetische Kraftstoffe für die Energiewende wichtig sind. Das Video wurde von BBC StoryWorks Commercial Productions für Mabanaft produziert.

Video

Wasserstoff (H2)
als Beitrag zur Energiewende

Grüner Wasserstoff (H2)

Grüner Wasserstoff (H2)

Die EU und Deutschland haben sich das Ziel gesetzt, bis 2050 klimaneutral zu sein. Grüner Wasserstoff wird eine der Schlüsselkomponenten des Transformationspfads hin zu einer saubereren und kohlenstoffärmeren Wirtschaft sein. Nicht zuletzt z.B. in Deutschland auch aufgrund der verabschiedeten Nationalen Wasserstoffstrategie der Bundesregierung, die grünen Wasserstoff marktfähig machen und dessen industrielle Herstellung, Transportfähigkeit und Nutzbarkeit ermöglichen soll. Die Erzeugung von grünem Wasserstoff aus erneuerbaren Energien auf See kann dazu einen erheblichen Beitrag leisten (siehe AquaVentus).

Wie wird grüner Wasserstoff gewonnen?

Mit Hilfe von Elektrizität wird Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Dieser Prozess wird Elektrolyse genannt. Zur Gewinnung von Wasserstoff (H2) kann dabei sowohl Trinkwasser als auch entsalztes Meerwasser verwendet werden. Von grünem Wasserstoff spricht man, wenn zur Gewinnung erneuerbare Energien wie Windkraft und Solarstrom eingesetzt werden.

Grüner, grauer, blauer, türkiser Wasserstoff

Wasserstoff ist generell ein farbloses Gas. Je nachdem, ob im Herstellungsprozess fossile oder regenerative Energieträger eingesetzt werden, spricht man von grünem Wasserstoff, grauem Wasserstoff, blauem Wasserstoff und Türkisem. Grüner Wasserstoff wird durch Strom aus erneuerbaren Energiequellen wie Windkraft und Solaranlagen hergestellt und ist deshalb CO2-neutral. Grauer Wasserstoff in der Mehrheit aus fossilem Erdgas produziert, wobei ca. 10 Tonnen CO2 pro Tonne Wasserstoff anfallen. Blauer Wasserstoff ist etwas klimafreundlicher als grauer Wasserstoff, da durch partielle Abscheidung von CO2 und dessen Speicherung im Erdboden max. 90% des CO2 so gebunden werden können – man spricht dabei von CSS (Carbon Capture and Storage). Türkiser Wasserstoff wird über die thermische Spaltung von Methan produziert (Methanpyrolyse), das Verfahren ist aktuell noch in der Entwicklungsphase und bewirkt, dass nicht CO2, sondern fester Kohlenstoff entsteht. Demnach ist insgesamt ausschließlich grüner Wasserstoff klimafreundlich, was seine hohe Bedeutung in Bezug auf die Energiewende begründet.

Anwendungsbereiche im Energiesektor und Mobilitätssektor

Grüner Wasserstoff und seine Derivate (wie z.B. grünes Ammoniak) werden eine Schlüsselrolle bei der Dekarbonisierung des Industriesektors und Verkehrssektors spielen. Wichtigster Anwendungsbereich ist dabei der Einsatz von Wasserstoff als Roh- und Brennstoff in der Industrie (v.a. bei der Herstellung von Chemikalien, Kunststoffen, Stahl), da grüner Wasserstoff die einzige Möglichkeit darstellt, bestimmte Prozesse der Chemieindustrie klimafreundlicher zu gestalten und z.B. Kohle in der Stahlindustrie zu ersetzen.

Wasserstoff kann zudem als Treibstoff in der Luftfahrt, Schifffahrt, für Züge, Busse & LKW wie auch für Autos als Kraftstoff eingesetzt werden. Vor allem in Anwendungsbereichen, wo eine Elektrifizierung schwierig oder nicht sinnvoll erscheint, ist H2 eine alternative regenerative Energiequelle, das sind insbesondere Flugverkehr, Fern-, Schwerlast und Schiffsverkehr. Hier dient der Wasserstoff als Ausgangsbasis für synthetische Kraftstoffe, neben der direkten Wasserstoffbetankung.

Darüber hinaus kann Wasserstoff als Strom- und Wärmequelle dienen, dank der Technologie der Brennstoffzellen. Damit ist ein weiterer Einsatzbereich, Häuser und Gebäude mit Energie (Wärme, Elektrizität) zu versorgen.

Wasserstoff als Teil von Mabanafts Strategie nachhaltiger Kraftstoffe

Wir sind überzeugt, dass der Transformationspfad hin zu einer saubereren und kohlenstoffärmeren Wirtschaft ein breites Spektrum an Lösungen erfordert und grüner Wasserstoff eine der Schlüsselkomponenten dieser Transformation sein wird. Wir engagieren uns im AquaVentus Förderverein, der bis 2035 insgesamt 10 Gigawatt Offshore-Windanlagen in der Nordsee zwischen Helgoland und der Sandbank Doggerbank installieren will. Eine Million Tonnen Grüner Wasserstoff pro Jahr könnten schon bald auf hoher See gewonnen werden.

Unsere Beteiligung am Energiespeicherspezialisten NACOMPEX unterstreicht unser Engagement, die Energiewende aktiv mitzugestalten und unseren Kunden innovative Lösungen anzubieten, mit denen sie ihre CO2-Emissionen reduzieren können.

AquaVentus NACOMPEX

Leistungsfähige Power-to-X-Speichersysteme für Wasserstoff (H2)

Leistungsfähige Power-to-X-Speichersysteme für Wasserstoff (H2)

Eines der zentralen technologischen Probleme der Energiewende ist die effiziente und sichere Speicherung von Wasserstoff. Um Wasserstoff als Energieträger auf vereinfachtem Wege quasi bis an die Türschwelle der Kunden zu bringen, wird an Energiespeichersystemen gearbeitet, die auf eine deutliche Effizienzsteigerung der Energieumwandlungskette Strom-Wasserstoff-Strom abzielen. Die Speicherung von H2 ist nach wie vor aufwändig und steht einer flächendeckenden Nutzung von Wasserstoff noch im Wege. 

Das von NACOMPEX entwickelte FEREDOX-Verfahren

Eine Idee ist, die Energie des Wasserstoffs mittels einer Redox-Reaktion mit Eisen kostengünstig, zuverlässig und mit hoher Energiedichte in Eisenpellets zu speichern. So lässt sich Wasserstoff problemlos und sicher lagern, transportieren und effizient rückgewinnen und verstromen. 

Mabanaft und die NACOMPEX GmbH arbeiten in zwei Pilotprojekten zur Entwicklung eines innovativen und dezentralen Wasserstoffspeicher- und -transportsystems diesbezüglich zusammen. In Dresden erforscht und entwickelt NACOMPEX innovative Energiespeicher, d.h. leistungsfähige Power-to-X-Speichersysteme nach dem patentierten FEREDOX-Verfahren für Aufgaben der Stromspeicherung, der Mobilität und der Grundstoffindustrie. 

Um belastbare Kennziffern für die technologische Anwendung von Eisen für die Speicherung und den Transport von Wasserstoff in größerem Maßstab zu ermitteln, sind mehrere Projekte geplant. In Kooperation mit der Technischen Universität Dresden wird NACOMPEX beispielsweise eine Versuchsanlage aufbauen, um das Betriebsverhalten von Eisenmassen-Speichern zum Zweck der Wasserstoffspeicherung zu testen. Und mit dem Projekt FutureHDrive wird die FeRedox-Speichertechnologie als 1 MWh-Standardmodul zur Wasserstoffspeicherung hochskaliert. Das System wird in Containerbauweise stationär aufgebaut und für die Integration auf einem Schienenfahrzeug vorbereitet. Mit dieser Systemvariante kann dezentral Strom aus erneuerbaren Energien beziehungsweise damit hergestellter Wasserstoff im Verkehrssystem voraussichtlich hoch effizient eingesetzt werden.

Mabanaft‘s Investition in die NACOMPEX GmbH steht in direktem Zusammenhang mit Mabanafts Sustainable Fuels-Strategie und knüpft an aktuelle Wasserstoff- und Power-to-Liquid-Projekte wie AquaVentus oder P2X-Europe an. Der Vorteil bei dieser Kooperation mit NACOMPEX ist, dass das FeRedox-Verfahren prinzipiell auch zur effizienten Herstellung synthetischer Kraftstoffe verwendet werden kann, die problemlos in der bestehenden Tankstellen-Infrastruktur angewendet werden können.

Förderung des Projektvorhabens als Beitrag zur nationalen Wasserstoffstrategie

Auch der Bund ist vom Ansatz der NACOMPEX GmbH überzeugt. Das Projekt FutureHDrive ist Teil der nationalen Wasserstoffstrategie der deutschen Bundesregierung und wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) mit knapp 1,8 Millionen Euro (insgesamt knapp 3 Millionen Euro für alle 3 Verbundpartner) gefördert.

Chemikalien
als Beitrag zur Energiewende

Grünes Ammoniak – Energieträger der Zukunft

Ammoniak (NH3)

Attraktive Chemikalie für die Verkehrswirtschaft und die Stromerzeugung

Kurz- und mittelfristig noch wichtiger als Beitrag zur Energiewende als Wasserstoff (H2) könnte die Chemikalie Ammoniak (NH3) werden, die als Energieträger und Treibstoff genauso gut geeignet ist wie H2. Gerade in der Schifffahrt als Treibstoff sowie in der Industrie als Brennstoff für Kraftwerke kann grünes Ammoniak einen wertvollen Beitrag zur Senkung der Emissionen leisten. Bislang wird rund 80% der weltweiten Produktion von Ammoniak als Grundchemikalie für Düngemittel eingesetzt und nur 20% für andere Anwendungsbereiche. Es zeigt sich jedoch aufgrund der wichtigen Bedeutung für die Erreichung der Klimaziele, dass eine erhebliche Verlagerung der Anwendungsbereiche und Märkte zu erwarten ist. Als kostengünstiger flüssiger Energieträger für die Lagerung ist Ammoniak für die Sektoren Transport und Energieerzeugung auch deshalb so attraktiv, weil es leicht weltweit zu verschiffen ist und als Schiffstreibstoff zum Einsatz kommen kann. Nicht zuletzt auch dadurch, dass Ammoniak im Vergleich zu Wasserstoff eine höhere Energiedichte hat.

Zudem kann Ammoniak als sauberer Wasserstoff-Lieferant dienen, denn es kann am Zielort wieder in Wasserstoff (H2) gespalten werden. Eine Alternative ist, Ammoniak direkt zur Stromerzeugung zu nutzen oder als zentralen Energiespeicher für das Wasserstoffnetz, um in windarmen Zeiten bzw. im Winter auf einen Pufferspeicher zurückgreifen zu können. Aus einem solchen Speicher kann das Ammoniak entweder zu Wasserstoff gecrackt oder direkt als Treibstoff benutzt werden.

Die Bedeutung von grünem Ammoniak nimmt dabei erheblich zu. Ammoniak-Anlagen wurden in der Vergangenheit unter Einsatz von Erdgas (und auch Kohle) betrieben. Grüne Ammoniak-Anlagen-Konzepte sehen die Herstellung von Ammoniak aus den Rohstoffen Luft und Wasser vor, d.h. die Chemikalie wird dezentral aus erneuerbaren Energien produziert.

Versorgung mit Ammoniak

Mabanaft positioniert sich als unabhängiger Partner in der Versorgungskette des Energiesektors und der Industrie für die Chemikalie Ammoniak. So hat sich Mabanaft beispielsweise an Gulf Coast Ammonia LLC (GCA) als Ammoniak-Abnehmer und Betreiber beteiligt und ist dem CAMPFIRE Bündnis beigetreten.

Gulf Coast Ammonia (GCA)   CAMPFIRE