„Flüssige Brenn- und Treibstoffe aus erneuerbaren Q
uellen sind technisch m
achbar“ Vortrag zur Jahreshauptversam
mlung 2018
Bundesverband B
ehälterschutz e.V. G
ütegemeinschaft Tankschutz und Tanktechnik e.V.
Dipl.-Ing. David Diarra, OW
I Oel-W
arme-Institut gG
mbH
1 | ww
w.ow
i-aachen.de
Die OW
I Oel-W
aerme-Institut gG
mbH
An-Institut der RWTH Aachen
20.04.2018
Flüssige Brenn- und K
raftstoffe
Gesellschafterin: TE
C4FU
ELS
Gm
bH
Wissenschaftlicher Beirat:
10 Beiratsm
itglieder
•W
issenschaft / Universität (K
ooperation F+E)
•Industrie / D
ienstleistung
Reaktions- und Verbrennungstechnik
Energiesystem
technik
30 MitarbeiterInnen:
Ingenieure, Naturw
issenschaftler, Techn.-Personal, Verw
altung
Forschungs- und Entwicklungsbereiche
Fördermitglieder:
30 Unternehm
en und Verbände
•K
omponenten- und G
erätehersteller
•M
ineralölprodukte- und Additivhersteller
2 | ww
w.ow
i-aachen.de
OW
I gG
mbH
Förderpolitik Bund/Länder/EU •Beteiligung am
6. Energieforschungsprogramm
•Beteiligung an Innovationsforschungsprogram
men
Mittelstand (Bund/Land)
•Beteiligung an Forschungsrahmenprogram
men
der EU
Forschung und Lehre •An-Institut der R
WTH
-Aachen •Ausbildung w
issensch. Nachw
uchses •Veröffentlichungen/Publikationen
Industrie/Verbände •A
uftragsforschung für die Industrie •A
kquise von Fördermitteln für
branchenspezifische Forschung •N
ormungsarbeit national/international
OW
I – im Einflussbereich von
Förderpolitik / Industrie / Bildung
20.04.2018
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Flüssige Brenn- und Kraftstoffe: Bestandteil der Erfolgsgeschichte des O
WI
20.04.2018
Begleitung der M
arkteinführung von schw
efelarmem
Kraftstoff in den
Raum
wärm
emarkt
Begleitung der M
arkteinführung von FA
ME
in den Raum
wärm
emarkt
Untersuchung der E
rhöhung von B
eimischungsanteilen alternativer
Fuels im A
utomotive-B
ereich
Untersuchung zur M
arkteinführung von H
VO
im R
aumw
ärmem
arkt
2001 2004
2009
2012
•M
oderne Fuels für innovative Technologien sind ein zentraler Forschungsbereich, m
it dem
sich Wissenschaftler des O
WI
seit 1998 beschäftigen.
•O
WI führt B
egleituntersuchun-gen zu den m
öglichen Wechsel-
wirkungen neuer Fuels m
it der A
nwendungstechnik durch.
•
Erforscht w
erden insbesondere E
inflüsse neuer Fuels als B
eimischkom
ponenten in herköm
mlichen B
renn- und K
raftstoffen auf wichtige
Qualitätsm
erkmale w
ie etwa die
Lagerstabilität.
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Unsere Zukunft: „Future Fuels“ Forschen für Klim
aschutz und Energiewende
PtL
BtL / WtL
Bio- fuels
Hydrierung Veresterung
Biom
asse Auf-bereitung
Reststoffe
H2 -Speicherung
Netz-Einspeisung Direkte Nutzung
Batterie
Erneuerbarer S
trom
Elektrolyse FT- Synthese
Cx H
y
C - Q
uelle
Syn- Fuels
H2 - Q
uelle
H2
Cx H
y
20.04.2018
5 | ww
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Unsere Zukunft: „Future Fuels“ Forschen für Klim
aschutz und Energiewende
PtL
BtL / WtL
Bio- fuels
Hydrierung Veresterung
Biom
asse Auf-bereitung
Reststoffe
20.04.2018
•A
nbaubiomasse
•R
eststoffe, z.B.:
Stärke
Zucker
Ölsaaten
Holzhackschnitzel
Stroh
Altspeisefette
Tierfette
Algen
Lignocellulose
Aufbereitung
Hydrierung Veresterung
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Unsere Zukunft: „Future Fuels“ Forschen für Klim
aschutz und Energiewende
PtL
BtL / WtL
Bio- fuels
Hydrierung Veresterung
Biom
asse
Aufbereitung
Reststoffe
20.04.2018
Prozesse / Verfahren •
Verfahren für „Biokrafstoffe der 1.
Generation“ sind Stand der Technik
•
Hohe F+E
-Aktivität: D
EC
HE
MA listet
26 (!) „neue“ Verfahren
•Lediglich drei Verfahren im
Status „Produktion“
•H
oher Verfahrenstechnischer Aufw
and insbesondere bei N
utzung von Abfällen
und Reststoffen (W
TL)
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Unsere Zukunft: „Future Fuels“ Forschen für Klim
aschutz und Energiewende
PtL
BtL / WtL
Bio- fuels
Hydrierung Veresterung
Biom
asse Auf-bereitung
Reststoffe
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Produkte •
Produkte sehr zahlreich, überw
iegend B
enzin- und Dieselsurrogate
•
Klassische P
rodukte •
FAM
E •
UC
OM
E (aus A
ltfetten) •
Ethanol, M
ethanol •
HV
O,H
BO
(hydrierte Bioöle)
•
Teilweise auch Zw
ischenprodukte zur W
eiterverarbeitung (Bioöle)
•
Brennstoffqualität oft sehr stark vom
R
ohstoff abhängig!
Aufbereitung
Hydrierung Veresterung
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Blends of Biofuels in the EU
► Gasoline (E
5,E10,E
85)
► Diesel (5%
FAM
E/H
VO
)
► Bio-D
iesel (100% FA
ME
/HV
O)
Biomass/waste
extraction
fermentation
gasification
fermentation
pyrolysis
esterification
synthesis
Plant-Oil
Biodiesel
Bio-Ethanol
Bio-M
ethanol
DME
HVO
hydration
Synthetic Fuels
FPBO
process energy
Unsere Zukunft: „Future Fuels“ Forschen für Klim
aschutz und Energiewende
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Unsere Zukunft: „Future Fuels“ Forschen für Klim
aschutz und Energiewende
PtL
BtL / WtL
H2 -Speicherung
Netz-Einspeisung Direkte Nutzung
Batterie
Erneuerbarer S
trom
Elektrolyse
20.04.2018
Die R
essource „regenerativ erzeugter Strom
“ •
Mittel- und langfristig Elektrifizierung des
Mobilitätssektors.
•W
ie profitieren die weiteren S
ektoren? •
Verteilung/Direktnutzung
•Speicherung in Batterien
Erzeugung von Wasserstoff
•Vergleichsw
eise einfache Verfahrenstechnik
•U
niversell einsetzbares Produkt
•W
irkungsgrade 60 % – 70 %
•
Speicherung von W
asserstoff ggf. kosten- und energieintensiv.
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Unsere Zukunft: „Future Fuels“ Forschen für Klim
aschutz und Energiewende
PtL
BtL / WtL
Bio- fuels
Hydrierung Veresterung
Biom
asse Auf-bereitung
Reststoffe
H2 -Speicherung
Netz-Einspeisung Direkte Nutzung
Batterie
Erneuerbarer S
trom
Elektrolyse FT- Synthese
Cx H
y
C - Q
uelle
Syn- Fuels
H2 - Q
uelle
H2
Cx H
y
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-FA
ME
-
UC
OM
E
-B
-Ethanol
-A
lkohole
-FT-Fuels
-D
ME
-
OM
E
-O
xygenate
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Future Fuels
Produktion w
irtschaftlich darstellbar
Verfügbare, akzeptierte Rohstoff-
quelle Produktions-kapazitäten darstellbar
CO2 -
Reduktions-potential
kombinierbar
und mischbar
mit konvent.
Fuels
Bestehende Infrastruktur für Transport und Handling
speicherbar, hohe
Energiedichte
Vergleichbare Eigenschaften zu konv. Fuels
Forschen für Klimaschutz und Energiew
ende : A
nforderungen an „Future Fuels“
20.04.2018
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Future Fuels
Produktion w
irtschaftlich darstellbar
Verfügbare, akzeptierte Rohstoff-
quelle Produktions-kapazitäten darstellbar
CO2 -
Reduktions-potential
kombinierbar
und mischbar
mit konvent.
Fuels
Bestehende Infrastruktur für Transport und Handling
speicherbar, hohe
Energiedichte
Vergleichbare Eigenschaften zu konv. Fuels
Forschen für Klimaschutz und Energiew
ende : A
nforderungen an „Future Fuels“
20.04.2018
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Future Fuels
Produktion w
irtschaftlich darstellbar
Verfügbare, akzeptierte Rohstoff-
quelle Produktions-kapazitäten darstellbar
CO2 -
Reduktions-potential
kombinierbar
und mischbar
mit konvent.
Fuels
Bestehende Infrastruktur für Transport und Handling
speicherbar, hohe
Energiedichte
Vergleichbare Eigenschaften zu konv. Fuels
Forschen für Klimaschutz und Energiew
ende : A
nforderungen an „Future Fuels“
20.04.2018
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THG-Em
issionen ausgewählter
Brennstoffe
THG‐Em
issionen in g CO2‐Äq./M
J
60 % Ziel
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Future Fuels
Produktion w
irtschaftlich darstellbar
Verfügbare, akzeptierte Rohstoff-
quelle Produktions-kapazitäten darstellbar
CO2 -
Reduktions-potential
kombinierbar
und mischbar
mit konvent.
Fuels
Bestehende Infrastruktur für Transport und Handling
speicherbar, hohe
Energiedichte
Vergleichbare Eigenschaften zu konv. Fuels
Forschen für Klimaschutz und Energiew
ende : A
nforderungen an „Future Fuels“
20.04.2018
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Abschätzung der Herstellungskosten
Preis in ct/l
Ethanol (Stroh)
incl. Steuer
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�Kosten hängen ganz w
esentlich vom
Stromgestehungspreis ab
�
Niedrigste Werte w
erden mit W
indenergie (onshore), W
asserkraft und Photovoltaik erreicht
�G
ute Wetterbediungungen sind
unabdingbar!
�Bei G
esamtw
irkungsgraden von ca. 50 %
können Preise von 1 € pro Liter erreicht w
erden!*
�Derzeit zw
ei komm
erzielle Anlagen in Planung
*Tremel, Schm
idt, Tagung „Fuels of the Future“, Berlin 2018
Bewertung: Kosten Pow
er to Liquid
20.04.2018
Pow
er-to-Liquids-Pilotanlage am
sunfire-Standort in D
resden
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Future Fuels
Produktion w
irtschaftlich darstellbar
Verfügbare, akzeptierte Rohstoff-
quelle Produktions-kapazitäten darstellbar
CO2 -
Reduktions-potential
kombinierbar
und mischbar
mit konvent.
Fuels
Bestehende Infrastruktur für Transport und Handling
speicherbar, hohe
Energiedichte
Vergleichbare Eigenschaften zu konv. Fuels
Forschen für Klimaschutz und Energiew
ende : A
nforderungen an „Future Fuels“
20.04.2018
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Future Fuels
Produktion w
irtschaftlich darstellbar
Verfügbare, akzeptierte Rohstoff-
quelle Produktions-kapazitäten darstellbar
CO2 -
Reduktions-potential
kombinierbar
und mischbar
mit konvent.
Fuels
Bestehende Infrastruktur für Transport und Handling
speicherbar, hohe
Energiedichte
Vergleichbare Eigenschaften zu konv. Fuels
Forschen für Klimaschutz und Energiew
ende : A
nforderungen an „Future Fuels“
20.04.2018
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Future Fuels
Produktion w
irtschaftlich darstellbar
Verfügbare, akzeptierte Rohstoff-
quelle Produktions-kapazitäten darstellbar
CO2 -
Reduktions-potential
kombinierbar
und mischbar
mit konvent.
Fuels
Bestehende Infrastruktur für Transport und Handling
speicherbar, hohe
Energiedichte
Vergleichbare Eigenschaften zu konv. Fuels
Forschen für Klimaschutz und Energiew
ende : A
nforderungen an „Future Fuels“
20.04.2018
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Future Fuels
Produktion w
irtschaftlich darstellbar
Verfügbare, akzeptierte Rohstoff-
quelle Produktions-kapazitäten darstellbar
CO2 -
Reduktions-potential
kombinierbar
und mischbar
mit konvent.
Fuels
Bestehende Infrastruktur für Transport und Handling
speicherbar, hohe
Energiedichte
Vergleichbare Eigenschaften zu konv. Fuels
Forschen für Klimaschutz und Energiew
ende : A
nforderungen an „Future Fuels“
20.04.2018
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�Hinsichtlich der der Herstellungskosten ist nicht absehbar, dass Preisniveaus konventioneller Fuels erreicht w
erden
�Es ist auch nicht abzusehen, ob m
oderne Brennstoffe allen Branchen zeitnah zur Verfügung stehen
�Technisch bringen THG
-reduzierte Brennstoffe die notwendigen
Eigenschaften für eine vielseitige Nutzung mit
Æ
Für etwa den Raum
wärm
emarkt bedeutet dies: Keine tiefgreifende
Neuentwicklung bew
ährter Technologien notwendig!
Æ
Fokus auf technologieübergreifende Konzepte/Sektorkopplung. Zusam
menfassung Bew
ertung
20.04.2018
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Entwicklung der technischen Reife
20.04.2018
Energiewende
Erforschung von Future Fuels und
Effizienztechnologien
Grundlagenforschung
- Rohstoffe
- Material
- Kom
ponenten - H
erstellungsverfahren
Angewendungsnahe F&E
- Fuels - M
aterial - K
omponenten
- Methodenentw
icklung
Technische
Reife
Syn- Fuels
Bio- fuels
Bio- fuels
25 | ww
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Kundentank
FilterP
umpe
Vorw
ärmer
Filter Düse
Brennraum
/Kessel
Filter D
üseV
lies
Stand- und Z
uheizer
Motor
InjektorH
ochdruckpumpe
Filter
Tank und Intankpum
pe
Pum
peF
ilter
Tank Filter Pum
pe Vorwärm
er Düse Verbrennung
Fields of Research - Fuel Testing
Heizölkessel
Automobilanw
endung
26 | ww
w.ow
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Anwendungsnahe Forschung:
Methodenentw
icklung „Fit for Purpose“ 20.04.2018
27 | ww
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OW
I verbindet neue Technologien und zukünftige Fuels
Moderne Technologien und Verbrennungskonzepte
Effizienz und E
missionen
BHKW und M
otoren Nutzung von W
asserstoff zur Effizienzsteigerung
Erneuerbare Energien und klimaneutrale Kohlenstoffquellen
Hybridisierung und TH
G-reduzierte Fuels
Injektoren, Düsen, Heizgeräte: Ursachen für Ablagerungen bei biogenen Kraftstoffen
Pyrolyseöl aus Biomasse-
Reststoffen für Heizen und M
obilität HBO
im W
ärmem
arkt: Eignung von hydrierten Bioölen als Brennstoff
Kraftstoffe für Plug-In Hybridfahrzeuge: Effekte bei langen Verw
eilzeiten im Tank
Bioanteile in M
itteldestillaten
Brennstoffzelle zur Strom
versorgung von Schiffen
20.04.2018
29 | ww
w.ow
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Synergien im Verbund TEC4FUELS
OW
I IW
O
•Vermarktung von P
rüfmetho-
den und Testsystemen
•Vergabe von Forschungs-aufträgen
•Entw
icklungsprojekte: G
rundlagen => Anw
endung
•F&E
von Prüfm
ethoden und Testsystem
en •Ö
ffentlich geförderte Forschungsprojekte
•Grundlagenforschung
•Mitgestaltung von R
ahmen-
bedingungen f.d. Wärm
e-versorgung
•Technologieentwicklung
•Vergabe von Forschungs-aufträgen
20.04.2018
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i-aachen.de 20.04.2018
Zusamm
enfassung �
Flüssige Energieträger können und werden auch zukünftig einen
wichtigen Beitrag leisten.
�
Technisch bringen THG-reduzierte Brennstoffe die notw
endigen Eigenschaften für eine vielseitige Nutzung, auch im
Raumw
ärmem
arkt m
it.
�D
erzeit sind noch keine „Power to Liquid“ auf dem
Markt verfügbar. Erste
komm
erzielle Anlagen sind geplant.
�Alles deutet darauf hin, das bew
ährte Technologien im Bereich der
Verbrennungstechnik auch weiterhin anw
endbar bleiben!
32 | ww
w.ow
i-aachen.de
FAME
Fatty Acid M
ethyl Ester Fettsäurem
ethylester
HVO
Hydratet Vegetable Oil
Hydriertes Pflanzenöl
FT-Synthese Fischer-Tropsch-Synthese
DECHEMA
G
esellschaft für Chemische Technik und
Biotechnologie e.V.
WTL
Waste to Liquid
Flüssige Brenn- und Kraftstoffe aus Abfällen
UCOM
E
Used Cooking Oil M
ethyl Ester M
ethylester aus Altspeisefetten
HBO
Hydriertes Bio Öl --> HVO
DME
Dim
ethylether
FPBO
Fast Pyrolysis Bio Oil
Pyrolyseöl aus dem Fast Pyrolyse Prozess
B-Ethanol Bio-Ethanol
OM
E
Oxym
ethylenether
PBTL Pow
er and Biomass to Liquid
Brenn- und Kraftstoffe aus Biomasse und reg. Strom
PTL Pow
er to Liquid Brenn- und Krafstoffe aus Strom
THG-Em
issionen Treibhausgas-Em
issionen
BTL Biom
ass to Liquid Brenn- und Kraftstoffe aus Biom
asse
PV
Photovoltaik
Glossar