„Flüssige Brenn- und Treibstoffe aus

erneuerbaren Quellen sind technisch

machbar“

Vortrag zur Jahreshauptversammlung 2018

Bundesverband Behälterschutz e.V.

Gütegemeinschaft Tankschutz und Tanktechnik e.V.

Dipl.-Ing. David Diarra, OWI Oel-Warme-Institut gGmbH

1 | www.owi-aachen.de

Die OWI Oel-Waerme-Institut gGmbH

An-Institut der RWTH Aachen

20.04.2018

Flüssige Brenn- und Kraftstoffe

Gesellschafterin: TEC4FUELS GmbH

Wissenschaftlicher Beirat:

10 Beiratsmitglieder

• Wissenschaft / Universität (Kooperation F+E)

• Industrie / Dienstleistung

Reaktions- und Verbrennungstechnik Energiesystemtechnik

30 MitarbeiterInnen:

Ingenieure, Naturwissenschaftler, Techn.-Personal, Verwaltung

Forschungs- und Entwicklungsbereiche

Fördermitglieder:

30 Unternehmen und Verbände

• Komponenten- und Gerätehersteller

• Mineralölprodukte- und Additivhersteller

2 | www.owi-aachen.de

OWI gGmbH

Förderpolitik Bund/Länder/EU

•Beteiligung am 6. Energieforschungsprogramm

•Beteiligung an Innovationsforschungsprogrammen Mittelstand (Bund/Land)

•Beteiligung an Forschungsrahmenprogrammen der EU

Forschung und Lehre

•An-Institut der RWTH -Aachen

•Ausbildung wissensch. Nachwuchses

•Veröffentlichungen/Publikationen

Industrie/Verbände

•Auftragsforschung für die Industrie

•Akquise von Fördermitteln für branchenspezifische Forschung

•Normungsarbeit national/international

OWI – im Einflussbereich von

Förderpolitik / Industrie / Bildung

20.04.2018

3 | www.owi-aachen.de

Flüssige Brenn- und Kraftstoffe:

Bestandteil der Erfolgsgeschichte des OWI

20.04.2018

Begleitung der Markteinführung von schwefelarmem Kraftstoff in den Raumwärmemarkt

Begleitung der Markteinführung von FAME in den Raumwärmemarkt

Untersuchung der Erhöhung von Beimischungsanteilen alternativer Fuels im Automotive-Bereich

Untersuchung zur Markteinführung von HVO im Raumwärmemarkt

2001

2004

2009

2012

• Moderne Fuels für innovative

Technologien sind ein zentraler

Forschungsbereich, mit dem

sich Wissenschaftler des OWI

seit 1998 beschäftigen.

• OWI führt Begleituntersuchun-

gen zu den möglichen Wechsel-

wirkungen neuer Fuels mit der

Anwendungstechnik durch.

• Erforscht werden insbesondere

Einflüsse neuer Fuels als

Beimischkomponenten in

herkömmlichen Brenn- und

Kraftstoffen auf wichtige

Qualitätsmerkmale wie etwa die

Lagerstabilität.

4 | www.owi-aachen.de

Unsere Zukunft: „Future Fuels“

Forschen für Klimaschutz und Energiewende

PtL

BtL / WtL

Bio-

fuels

Hydrierung

Veresterung

Biomasse

Auf-

bereitung

Reststoffe

H2-Speicherung

Netz-Einspeisung

Direkte Nutzung

Batterie

Erneuerbarer Strom

Elektrolyse FT- Synthese

CxHy

C -

Quelle

Syn-

Fuels

H2 -

Quelle

H2

CxHy

20.04.2018

5 | www.owi-aachen.de

Unsere Zukunft: „Future Fuels“

Forschen für Klimaschutz und Energiewende

PtL

BtL / WtL

Bio-

fuels

Hydrierung

Veresterung

Biomasse

Auf-bereitung

Reststoffe

20.04.2018

• Anbaubiomasse

• Reststoffe, z.B.:

Stärke

Zucker

Ölsaaten

Holzhackschnitzel Stroh Altspeisefette

Tierfette

Algen

Lignocellulose

Aufbereitung

Hydrierung

Veresterung

6 | www.owi-aachen.de

Unsere Zukunft: „Future Fuels“

Forschen für Klimaschutz und Energiewende

PtL

BtL / WtL

Bio-

fuels

Hydrierung

Veresterung

Biomasse

Aufbereitung

Reststoffe

20.04.2018

Prozesse / Verfahren

• Verfahren für „Biokrafstoffe der 1.

Generation“ sind Stand der Technik

• Hohe F+E-Aktivität: DECHEMA listet

26 (!) „neue“ Verfahren

• Lediglich drei Verfahren im Status

„Produktion“

• Hoher Verfahrenstechnischer Aufwand

insbesondere bei Nutzung von Abfällen

und Reststoffen (WTL)

7 | www.owi-aachen.de

Unsere Zukunft: „Future Fuels“

Forschen für Klimaschutz und Energiewende

PtL

BtL / WtL

Bio-

fuels

Hydrierung

Veresterung

Biomasse

Auf-bereitung

Reststoffe

20.04.2018

Produkte

• Produkte sehr zahlreich, überwiegend

Benzin- und Dieselsurrogate

• Klassische Produkte

• FAME

• UCOME (aus Altfetten)

• Ethanol, Methanol

• HVO,HBO (hydrierte Bioöle)

• Teilweise auch Zwischenprodukte zur

Weiterverarbeitung (Bioöle)

• Brennstoffqualität oft sehr stark vom

Rohstoff abhängig!

Aufbereitung

Hydrierung

Veresterung

8 | www.owi-aachen.de

Blends of Biofuels in the EU

► Gasoline (E5,E10,E85)

► Diesel (5% FAME/HVO)

► Bio-Diesel (100% FAME/HVO)

Bio

mas

s/w

aste

extraction

fermentation

gasification

fermentation

pyrolysis

esterification

synthesis

Plant-Oil

Biodiesel

Bio-Ethanol

Bio-Methanol

DME

HVO hydration

Synthetic Fuels

FPBO

process energy

Unsere Zukunft: „Future Fuels“

Forschen für Klimaschutz und Energiewende

9 | www.owi-aachen.de

Unsere Zukunft: „Future Fuels“

Forschen für Klimaschutz und Energiewende

PtL

BtL / WtL

H2-Speicherung

Netz-Einspeisung

Direkte Nutzung

Batterie

Erneuerbarer Strom

Elektrolyse

20.04.2018

Die Ressource „regenerativ erzeugter

Strom“

• Mittel- und langfristig Elektrifizierung des

Mobilitätssektors.

• Wie profitieren die weiteren Sektoren?

• Verteilung/Direktnutzung

• Speicherung in Batterien

Erzeugung von Wasserstoff

• Vergleichsweise einfache

Verfahrenstechnik

• Universell einsetzbares Produkt

• Wirkungsgrade 60 % – 70 %

• Speicherung von Wasserstoff ggf. kosten-

und energieintensiv.

10 | www.owi-aachen.de

Unsere Zukunft: „Future Fuels“

Forschen für Klimaschutz und Energiewende

PtL

BtL / WtL

Bio-

fuels

Hydrierung

Veresterung

Biomasse

Auf-

bereitung

Reststoffe

H2-Speicherung

Netz-Einspeisung

Direkte Nutzung

Batterie

Erneuerbarer Strom

Elektrolyse

FT- Synthese

CxHy

C -

Quelle

Syn-

Fuels

H2 -

Quelle

H2

CxHy

20.04.2018

- FAME

- UCOME

- B-Ethanol

- Alkohole

- FT-Fuels

- DME

- OME

- Oxygenate

11 | www.owi-aachen.de 20.04.2018

Noch eine Chemikalie

oder schon ein

„Future Fuel“?

12 | www.owi-aachen.de

Future Fuels

Produktion wirtschaftlich

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 Energiewende :

Anforderungen an „Future Fuels“

20.04.2018

13 | www.owi-aachen.de

Future Fuels

Produktion wirtschaftlich

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 Energiewende :

Anforderungen an „Future Fuels“

20.04.2018

14 | www.owi-aachen.de

Future Fuels

Produktion wirtschaftlich

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 Energiewende :

Anforderungen an „Future Fuels“

20.04.2018

15 | www.owi-aachen.de

THG-Emissionen ausgewählter

Brennstoffe

THG‐Emissionen in g CO2‐Äq./MJ

60 % Ziel

16 | www.owi-aachen.de

Future Fuels

Produktion wirtschaftlich

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 Energiewende :

Anforderungen an „Future Fuels“

20.04.2018

17 | www.owi-aachen.de

Abschätzung der Herstellungskosten

Preis in ct/l

Ethanol (Stroh)

incl. Steuer

18 | www.owi-aachen.de

Kosten hängen ganz wesentlich vom

Stromgestehungspreis ab

Niedrigste Werte werden mit Windenergie

(onshore), Wasserkraft und Photovoltaik

erreicht

Gute Wetterbediungungen sind

unabdingbar!

Bei Gesamtwirkungsgraden von ca. 50 %

können Preise von 1 € pro Liter erreicht

werden!*

Derzeit zwei kommerzielle Anlagen in

Planung

*Tremel, Schmidt, Tagung „Fuels of the Future“, Berlin 2018

Bewertung: Kosten Power to Liquid

20.04.2018

Power-to-Liquids-Pilotanlage am sunfire-Standort in Dresden

19 | www.owi-aachen.de

Future Fuels

Produktion wirtschaftlich

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 Energiewende :

Anforderungen an „Future Fuels“

20.04.2018

20 | www.owi-aachen.de

Future Fuels

Produktion wirtschaftlich

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 Energiewende :

Anforderungen an „Future Fuels“

20.04.2018

21 | www.owi-aachen.de

Future Fuels

Produktion wirtschaftlich

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 Energiewende :

Anforderungen an „Future Fuels“

20.04.2018

22 | www.owi-aachen.de

Future Fuels

Produktion wirtschaftlich

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 Energiewende :

Anforderungen an „Future Fuels“

20.04.2018

23 | www.owi-aachen.de

Hinsichtlich der der Herstellungskosten ist nicht absehbar, dass

Preisniveaus konventioneller Fuels erreicht werden

Es ist auch nicht abzusehen, ob moderne Brennstoffe allen Branchen

zeitnah zur Verfügung stehen

Technisch bringen THG-reduzierte Brennstoffe die notwendigen

Eigenschaften für eine vielseitige Nutzung mit

Für etwa den Raumwärmemarkt bedeutet dies: Keine tiefgreifende

Neuentwicklung bewährter Technologien notwendig!

Fokus auf technologieübergreifende Konzepte/Sektorkopplung.

Zusammenfassung Bewertung

20.04.2018

24 | www.owi-aachen.de

Entwicklung der technischen Reife

20.04.2018

Energiewende

Erforschung von

Future Fuels und

Effizienztechnologien

Grundlagenforschung

- Rohstoffe

- Material

- Komponenten

- Herstellungsverfahren

Angewendungsnahe F&E

- Fuels

- Material

- Komponenten

- Methodenentwicklung

Technische

Reife

Syn-

Fuels

Bio-

fuels

Bio-

fuels

25 | www.owi-aachen.de

Kundentank Filter Pumpe Vorwärmer Filter Düse Brennraum/Kessel

Filter Düse Vlies

Stand- und Zuheizer

MotorInjektorHochdruckpumpeFilterTank und Intankpumpe

PumpeFilter

Tank Filter Pumpe Vorwärmer Düse Verbrennung

Fields of Research -

Fuel Testing

Heizölkessel

Automobilanwendung

26 | www.owi-aachen.de

Anwendungsnahe Forschung:

Methodenentwicklung „Fit for Purpose“

20.04.2018

27 | www.owi-aachen.de

OWI verbindet neue Technologien

und zukünftige Fuels

Moderne Technologien und Verbrennungskonzepte

Effizienz und Emissionen

BHKW und Motoren

Nutzung von

Wasserstoff zur

Effizienzsteigerung

Erneuerbare Energien und klimaneutrale Kohlenstoffquellen

Hybridisierung und THG-reduzierte Fuels

Injektoren, Düsen, Heizgeräte:

Ursachen für Ablagerungen bei biogenen Kraftstoffen

Pyrolyseöl aus Biomasse-Reststoffen für Heizen und Mobilität

HBO im Wärmemarkt:

Eignung von hydrierten Bioölen als Brennstoff

Kraftstoffe für Plug-In Hybridfahrzeuge:

Effekte bei langen Verweilzeiten im Tank

Bioanteile in

Mitteldestillaten

Brennstoffzelle zur

Stromversorgung von Schiffen

20.04.2018

29 | www.owi-aachen.de

Synergien im Verbund

TEC4FUELS

OWI IWO

• Vermarktung von Prüfmetho-

den und Testsystemen

• Vergabe von Forschungs-

aufträgen

• Entwicklungsprojekte:

Grundlagen => Anwendung

• F&E von Prüfmethoden

und Testsystemen

• Öffentlich geförderte

Forschungsprojekte

• Grundlagenforschung

• Mitgestaltung von Rahmen-

bedingungen f.d. Wärme-

versorgung

• Technologieentwicklung

• Vergabe von Forschungs-

aufträgen

20.04.2018

30 | www.owi-aachen.de 20.04.2018

Zusammenfassung

Flüssige Energieträger können und werden auch zukünftig einen

wichtigen Beitrag leisten.

Technisch bringen THG-reduzierte Brennstoffe die notwendigen

Eigenschaften für eine vielseitige Nutzung, auch im Raumwärmemarkt

mit.

Derzeit sind noch keine „Power to Liquid“ auf dem Markt verfügbar. Erste

kommerzielle Anlagen sind geplant.

Alles deutet darauf hin, das bewährte Technologien im Bereich der

Verbrennungstechnik auch weiterhin anwendbar bleiben!

31 | www.owi-aachen.de

Future Fuels for Future Technologies

32 | www.owi-aachen.de

FAME Fatty Acid Methyl Ester Fettsäuremethylester

HVO Hydratet Vegetable Oil Hydriertes Pflanzenöl

FT-Synthese Fischer-Tropsch-Synthese

DECHEMA Gesellschaft für Chemische Technik und

Biotechnologie e.V.

WTL Waste to Liquid Flüssige Brenn- und Kraftstoffe aus Abfällen

UCOME Used Cooking Oil Methyl Ester Methylester aus Altspeisefetten

HBO Hydriertes Bio Öl --> HVO

DME Dimethylether

FPBO Fast Pyrolysis Bio Oil Pyrolyseöl aus dem Fast Pyrolyse Prozess

B-Ethanol Bio-Ethanol

OME Oxymethylenether

PBTL Power and Biomass to Liquid Brenn- und Kraftstoffe aus Biomasse und reg. Strom

PTL Power to Liquid Brenn- und Krafstoffe aus Strom

THG-Emissionen Treibhausgas-Emissionen

BTL Biomass to Liquid Brenn- und Kraftstoffe aus Biomasse

PV Photovoltaik

Glossar