SolarFuels – Synthetische Kraftstoffe aus Sonnenlicht

Abstract

Stand der Wissenschaft und Technik: Zu Projektbeginn waren zentrale solarthermische Hochtemperaturkomponenten (Receiver, thermischer Speicher, Reformierungsreaktor) erforscht; eine integrierte, kontinuierlich betriebene Prozesskette zur solaren Herstellung synthetischer Kraftstoffe unter praxisnahen Bedingungen existierte jedoch noch nicht. Zielsetzung: Entwicklung und Zusammenführung der Kernkomponenten zu einem funktionierenden Gesamtsystem sowie Demonstration der kontinuierlichen Synthesegas- und Kraftstoffvorprodukt-Erzeugung in der integrierten Pilotanlage DAWN; ergänzend techno-ökonomische Bewertung und Skalierungskonzepte. Methode: Auslegung und dynamische Modellierung (Modelica/Dymola); Entwicklung von solarem Gas-Receiver, Hochtemperatur-Feststoffspeicher und Reformer-Designtool (CFD, Kinetik, thermodynamisches Gleichgewicht); Katalysatorteststände; modulares Heliostatfeld-Leitsystem (SoCoS); Errichtung, Inbetriebnahme und Mehrkampagnen-Betrieb der DAWN-Anlage im Brainergy Park Jülich. Ergebnis: DAWN wurde 2024 fertiggestellt und in zehn Kampagnen mit über 2.500 Betriebsstunden bis 100 % Nennlast betrieben: kontinuierliche 24/7-Synthesegasproduktion über 15 Tage und Syncrude-Produktion über 26 Tage; Receivertemperaturen > 1200 °C (elektrischer Heizer bis 1050 °C); thermischer Speicher mit Entladezyklen > 8 h integriert; Validierung der Prozessmodelle mit Betriebsdaten; prognostizierte SAF-Kosten rund 959 EUR/t. Schlussfolgerung / Anwendung: Die SolarFuels-Technologie wurde unter realitätsnahen Bedingungen demonstriert. Verwertung u. a. im Folgeprojekt „DAWN Extension“ (Skalierung ~Faktor 10), im DLR-Katalysatorteststand und im SIJ-Projekt TwinSF (digitaler Zwilling). Die Route verbindet biogene Kohlenstoffquellen mit erneuerbarer Hochtemperatur-Prozesswärme und positioniert sich zwischen klassischen BtL- und PtL-Verfahren.