Power-to-MEDME – Praxisbegleitende Forschung für eine großskalige Produktion von grünen Wasserstoffträgern in Chile

Dieses Projekt beinhaltet die begleitenden Forschungsaktivitäten zu dem Projekt »Power-to-MEDME«. Es umfasst Aufgaben entlang der gesamten Prozesskette, beginnend mit der Herstellung von grünem Wasserstoff aus Erneuerbaren Energien, über die CO₂-Abscheidung bis zum Produkt Dimethylether (DME), mit dem Ziel der Kostensenkung und der Effizienzsteigerung der verschiedenen Prozesse selbst. In der Begleitforschung zum Aufbau einer Pilotanlage zur Produktion von grünem Methanol und Dimethylether (DME) im Megawatt-Bereich durch die Linde GmbH im Norden Chiles werden die Prozesse und die Prozesskette simuliert sowie Materialentwicklung und -untersuchungen zu den einzelnen Prozessschritten durchgeführt. Zudem werden die Märkte in Chile und international bewertet und ein Scale-up der Anlage durchgeführt. Ein weiterer wichtiger Bestandteil des Projektes ist der nachhaltige Aufbau und Transfer von Know-how vor Ort. Dies umfasst u.a. Ausbildung und Training von IngenieurInnen und TechnikerInnen für den Aufbau und Betrieb der Anlagen entlang der Prozesskette.

Im Gesamtprojekt »Power-to-MEDME« wollen die Beteiligten das Potenzial Chiles zur Produktion CO2-neutraler Energieträger erschließen. Ein Baustein ist das Investitionsprojekt der Linde GmbH im Norden Chiles, die dort eine Pilotanlage errichten wird, um je nach Marktlage grünes Methanol oder Dimethylether (DME) im Megawatt-Bereich zu produzieren. Das dafür benötigte Kohlendioxid liefert eine chilenische Zementfabrik, deren CO₂-Ausstoß abgeschieden wird. Grünes Methanol und DME lassen sich unter anderem als Kraftstoffe für den Transportsektor einsetzen. Konkret ist im Projekt vorgesehen, die vorhandenen Schwerlastfahrzeuge im Bergbau vor Ort mit diesen Kraftstoffen zu betanken. Den benötigten Strom liefert ein lokales Solarwärmekraftwerk.

Parallel dazu und entlang der gesamten Wasserstoff-Prozesskette werden die Beteiligten im Begleitforschungs-Projekt die Herstellung dieser Power-to-X-Produkte optimieren und auch mögliche lokale und internationale Absatzmärkte und Geschäftsmodelle bewerten und einheimische Fachkräfte für den Aufbau und Betrieb von Produktionsanlagen schulen.

Das Fraunhofer ISE arbeitet in diesem Projekt zu einer neuen Syntheseroute von Dimethylether. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern am Fraunhofer ISE haben ein effizientes und kompaktes Verfahren zur Herstellung von erneuerbarem DME aus Wasserstoff und CO₂ entwickelt und im Labormaßstab dessen Machbarkeit demonstriert. Im Projekt soll das Verfahren nun weiterentwickelt und im Technikumsmaßstab aufgebaut werden. Die derzeitigen Vorarbeiten und Simulationen zeigen das Potential, dass mit dem neuen Verfahren signifikant Primärenergie eingespart werden kann.

Zudem wird das Fraunhofer ISE mit einer Standortanalyse geeignete Plätze für die Errichtung Erneuerbarer Energieanlagen und für den Aufbau einer großskaligen Prozesskette hin zu grünen Wasserstoffderivaten ausfindig machen. Die Forschenden bewerten dabei auch den Einsatz sogenannter Konzentrierende Solarthermie (Concentrated Solar Power, CSP).

Sie führen zudem technoökonomische Analysen durch, unter anderem zur Kalkulation der Gestehungskosten.

In einem weitere Arbeitspaket untersucht das Fraunhofer ISE mögliche Schadstoffemissionen, die beim Einsatz von DME als Kraftstoff im Nutzfahrzeugbereich entstehen können und entwickelt Strategien und Maßnahmen zu deren Reduzierung. Dabei greifen die Forschenden auf die Erfahrungen rund um Aufbau und Patentierung der CatVap®-Technologie zurück. Ferner werden Materialen und Prozess zur thermochemischen Wasserstofferzeugung aus DME sowie Optimierung von Sorptionsmateralien für die CO2-Abscheidung aus der Luft (DAC) untersucht.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung finanziert das Vorhaben mit über 11 Millionen Euro.