H2-Reallabor Burghausen/ChemDelta Bavaria
Das Forschungsprojekt im Überblick
Zum Erreichen der klima- und energiepolitischen Ziele Deutschlands ist eine Transformation der chemischen Industrie unabdingbar. Das Bayerische Chemiedreieck ist einer der wichtigsten Chemiestandorte in Deutschland und dessen Erhalt wirtschaftlich bedeutend. Der Süden Deutschlands steht jedoch insbesondere im Hinblick auf die Stromversorgung und Wasserstoffbereitstellung vor einer großen Herausforderung. Daher ist es umso wichtiger sich auf diesen Standort zu konzentrieren und dafür zugeschnittene wirtschaftlich tragfähige klimaneutrale Lösungen zu entwickeln, um dessen in Zukunft zu sichern und global wettbewerbsfähig zu bleiben. Im vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Verbundprojekts „H2-Reallabor Burghausen/ChemDelta Bavaria“ stellt man sich der großen Aufgabe, die industrielle chemische Wertschöpfung zu einer nachhaltigen Wasserstoff-basierten Chemie zu transformieren. In einer einzigartigen Kooperation zwischen Wissenschaft und Industriepartnern sollen Technologien zur Herstellung von langfristig klimaneutralen Grund- bzw. Plattformchemikalien und von klimaneutralen Kraftstoffen sowie Technologien für die Verwertung von Reststoffen in geschlossenen Kreisläufen entwickelt werden.
Der Ansatz dieses Vorhabens basiert auf Containerkonzepten, die als sogenannte Reallabore standortunabhängig mit anderen Testcontainern untereinander oder mit existierenden Anlagen gekoppelt werden können. Dadurch lassen sich Technologien mit niedrigem technischen Reifelevel (TRL) flexibel und modular aufbauen und anschließend unter realen Bedingungen im industriellen Umfeld testen. Dies beschleunigt die Weiterentwicklung der Technologien und ein früheres Erreichen höherer technischer Reifelevel.
Beschreibung
Der APT ist mit mehreren Mitarbeitenden im Arbeitspaket „Power-to-MeOH“ vertreten, in dem ein PtMeOH-Container aufgebaut wird. Hierbei soll neben neuen Technologien zur Verbesserung der gesamten Prozesskette auch die Dynamik und Regelung von PtMeOH-Anlagen untersucht werden, da der dynamische Anlagenbetrieb durch die Volatilität der erneuerbaren Energien zunehmend an Bedeutung gewinnt. Zusätzlich wird eine dynamische Carbon-Capture-Container-Anlage an der Rückstandsverbrennungsanlage von WACKER am Standort Burghausen umgesetzt. Diese wird mit dem PtMeOH-Container gekoppelt, um grünes Methanol unter Verwendung von CO2 aus einer unvermeidbaren Quelle zu demonstrieren (CCU: Carbon Capture & Utilization).
Der Fokus am APT liegt dabei auf den folgenden Unterarbeitspaketen:
Entwicklung und Skalierung eines digitalen Zwillings: Entwicklung eines digitalen Zwillings der H2-basierten PtMeOH-Anlage unter Abbildung aller relevanten Regelkreise, mit den Zielen der Hochskalierung auf einen großtechnischen Maßstab sowie des Entwurfs einer „gläsernen Anlage“ zur Darstellung der Methanolproduktion in erweiterter Realität.
Systemintegration von Elektrolyseuren: Identifikation und Bewertung von verschiedenen Möglichkeiten zur stofflichen und energetischen Systemintegration von PEM-Elektrolyseuren zur Wasserstoffherstellung und der Methanolsynthese sowie Ableitungen der Anforderungen an PEM-Elektrolyseure zur optimalen Umsetzung dieser Integrationskonzepte.
Auswahl und Auslegung der Kolonnen im Carbon-Capture-Container: Analyse der Fluiddynamik der Absorber- und Desorberkolonnen für die Aminwäsche im CCU-Container sowie Auswahl passender Packungseinbauten, u.a. unter Berücksichtigung des dynamischen Verhaltens der Kolonne im Betrieb.
Projektpartner
Lehrstuhl für Energiesysteme (TUM)
Lehrstuhl für Technische Elektrochemie (TUM)
TH Rosenheim (Professur für Informatik mit Schwerpunkt Datenanalyse)
Förderung
Der Lehrstuhl bedankt sich herzlich beim Bundesministerium für Bildung und Forschung für die finanzielle Unterstützung sowie beim Projektträger Jülich (PTJ) für die Betreuung des Verbundprojektes „H2-Reallabor Burghausen/ChemDelta Bavaria“ (FKZ 03SF0705B).