„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

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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

20.04.2018

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

20.04.2018

-FA

ME

-

UC

OM

E

-B

-Ethanol

-A

lkohole

-FT-Fuels

-D

ME

-

OM

E

-O

xygenate

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i-aachen.de 20.04.2018

Noch eine Chemikalie

oder schon ein „Future Fuel“?

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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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i-aachen.de

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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i-aachen.de

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

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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

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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

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i-aachen.de

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!

31 | ww

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i-aachen.de

Future Fuels for Future Technologies

32 | ww

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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