Kopernikus-Projekt P2X

©NicoElNino - stock.adobe.com

Kopernikus-Projekt „Power-to-X“: Flexible Nutzung erneuerbarer Ressourcen

„Power-to-X“ bezeichnet Technologien, die Strom aus erneuerbaren Quellen in stoffliche Energiespeicher, Energieträger und energieintensive Chemieprodukte umwandeln. „X“ steht dabei für verschiedene Produkte, wie z. B.:

•     gasförmige Substanzen wie Wasserstoff oder Methan (Power-to-Gas)
•     flüssige Substanzen wie Kraftstoffe (Power-to-Liquid) für die Mobilität
•     Basischemikalien für die chemische Industrie (Power-to-Chemicals)

Damit kann Energie aus erneuerbaren Quellen in Form von maßgeschneiderten Kraftstoffen für Kraftfahrzeuge oder in verbesserten Kunststoffen und Chemieprodukten mit hoher Wertschöpfung genutzt werden. Im Rahmen des Kopernikus-Programms wird für dieses komplexe Themenfeld eine nationale Forschungsplattform aufgebaut.

Was ist das Ziel des Kopernikus-Projekts?

Mit „Power-to-X“-Technologien wird zunächst Strom aus erneuerbaren Quellen elektrochemisch umgewandelt in stoffliche Ressourcen wie Wasserstoff, Kohlenstoffmonoxid und Synthesegas. Diese stofflichen Ressourcen müssen anschließend effizient gespeichert und verteilt und in die Endprodukte umgewandelt werden. Dafür bedarf es innovativer Lösungen, die im Projekt zu ökologisch, ökonomisch und gesellschaftlich vorteilhaften Prozessen entwickelt werden sollen. Damit trägt „Power-to-X“ zum Ziel der Dekarbonisierung der Energiesysteme bei, das die Bundesregierung mit der Energiewende anstrebt, und verringert gleichzeitig den Anteil fossiler Rohstoffe in den wichtigen Leitmärkten Transport und Verkehr sowie Chemie.

Innerhalb von zehn Jahren sollen neue technologische Entwicklungen bis zur industriellen Reife gebracht werden. In der ersten Förderphase stehen Forschungsarbeiten zur kompletten Wertschöpfungskette von elektrischer Energie bis zu stofflichen Energieträgern und Produkten im Fokus. Dabei werden auch bereits bestehende Großprojekte und vorhandene Infrastrukturen einbezogen und Schnittstellen zur Industrie ausgebaut. In der zweiten Förderphase werden vielversprechende Wertschöpfungsketten detaillierter analysiert und hinsichtlich gesellschaftlicher Akzeptanz, ökonomischer und ökologischer Aspekte bewertet.

Was ist der Anteil des ifeu an diesem Projekt?

Das ifeu ist am Projectcluster A2 beteiligt, der die einstufige Reduktion von CO₂ zu CO bzw. Synthesegas in wässrigen Elektrolyten untersucht. Die Partner in Industrie und Forschung versuchen dabei die elektrolytische Umsetzung von CO₂ zu CO oder CO/H₂-Gemischen (Synthesegas) so weit zu entwickeln, dass eine Demonstrations- oder später auch eine Pilotanlage gebaut werden können. Dazu müssen Katalysatoren- und Elektrodenmaterialien entwickelt werden, die die gewünschte Umwandlung von CO₂ möglichst ohne die Bildung von Nebenprodukten (selektiv), über eine möglichst lange Zeit (stabil) und mit möglichst geringem Stromeinsatz (effizient) ermöglichen. Das Synthesegas wird anschließend in einem Bioreaktor mit Hilfe spezialisierter Bakterien zu Butanol, einem Grundstoff der chemischen Industrie, umgesetzt.

In diesem Rahmen führt das ifeu die begleitende Analyse der Umweltauswirkungen dieser Technologien durch, um neben den ökonomischen Aspekten – die für die Industriepartner zunächst im Vordergrund stehen – auch die ökologischen Gesichtspunkte für die Entscheidung für oder gegen eine zukünftige großtechnische Nutzung zur Verfügung zu stellen. Dabei stehen neben der Elektrolyse und des dafür notwendigen Material- und Energieeinsatzes auch die Aufwendungen für die Bereitstellung von CO₂ und Synthese von Butanol bereit.