IFE - Innovation Flüssige Energie

Der Sektor Verkehr benötigt allein in Österreich über 400 PJ Energie jährlich. Damit entfallen etwa 36 % des Endenergiebedarfs auf diesen Sektor. Da viele der eingesetzten Verkehrsmittel noch nicht das Ende der Lebensdauer erreicht haben, ist eine sinnvolle Strategie zur Dekarbonisierung unerlässlich. Klimaneutral und synthetisch produzierte Kraftstoffe, sogenannte eFuels, ermöglichen es bestehende Verkehrsmittel bis zum Ender der Lebensdauer zu verwenden. Für Bereiche wie den Flug- oder Schiffsverkehr werden klimaneutrale eFuels aufgrund fehlender Möglichkeiten zur Elektrifizierung auch in Zukunft stark nachgefragt werden.

Im Projekt Innovation Flüssige Energie - IFE wird ein Power-to-Liquid-(PtL)-Anlage zur hocheffizienten Erzeugung von CO2-neutralen synthetischen Kraftstoffen konzipiert. Die PtL-Anlage wird synthetischen Diesel, Naphtha und Wachse aus Wasser, CO2 und regenerativ erzeugter Elektrizität produzieren. Eine Festoxid-Co-Elektrolyse (Co-SOEC) wird mit einer effizienten CO2-Extraktion und einem Fischer-Tropsch (FT)-Prozess kombiniert. Die SOEC wird als Co-Elektrolyse betrieben und erzeugt somit H2 und CO in einem Prozessschritt. Durch die thermische Kopplung der Co-SOEC mit dem FT-Prozess kann im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren ein deutlich höherer Wirkungsgrad erreicht werden.

Demo Anlage Funktionsschema
Wärmetauschernetzwerk

Die PtL-Anlage wird für eine max. elektrische Eingangsleistung von 200 kW eingesetzt, was die Produktion von ca. 115.000 Litern / Jahr an synthetischem Kraftstoff ermöglicht. Die Anlage soll aber auch in einem flexiblen Lastbereich arbeiten können, da beim Betrieb mit Strom aus erneuerbaren Quellen (z.B. Wind-, Solar-, Wasserkraft), die verfügbare elektrische Leistung erheblich schwanken kann. Die zu entwickelnde Technologie soll nach einer anschließenden Industrialisierungsphase in Österreich produziert und in das österreichische Energiesystem integriert werden. Dadurch sollen positive wirtschaftliche und ökologische Effekte in Form einer nachhaltigen österreichischen Wertschöpfungskette. Ziel ist es, den synthetischen Kraftstoff in der Größenordnung von 1 €/Liter bis 1,5 €/Liter herzustellen.

Ziel des IFE-Projekts ist es, den Systemwirkungsgrad im Bereich von 55 % zu maximieren. Vergleichbare Systeme nach dem Stand der Technik weißen einen Wirkungsgrad von in etwa 43 % auf. Die Wärmeintegration der Prozessströme ist ein wesentlicher Faktor zur Erreichung des Systemwirkungsgrades. Im Rahmen dieses Forschungsprojektes werden von dem Forschungsbereich Industrielle Energiesysteme der TU Wien innovative Methoden im Bereich der mathematischen Optimierung entwickelt. Im Gegensatz zu bereits etablierten Methoden können nicht nur gegebene Prozessströme optimiert, sondern auch der Betriebspunkt einzelner Anlagen berücksichtigt werden. Dadurch kann eine ganzheitliche Prozessbetrachtung optimale Ergebnisse garantieren.

  1. F. Birkelbach, D. Huber und R. Hofmann, Piecewise Models for MILP unpublished - Computers and Chemical Engineering, 2022.
  2. D. Huber, F. Birkelbach und R. Hofmann, Linearized Heat Exchanger Network Synthesis: Temperature Targeting for Multi-Stage Utilities with Stream Splits unpublished - Computers & Chemical Engineering, 2022.
  3. S. Pratschner, M. Hammerschmid, F. J. Müller, S. Müller und F. Winter, Simulation of a Pilot Scale Power-to-Liquid Plant Producing Synthetic Fuel and Wax by Combining Fischer – Tropsch Synthesis and SOEC Energies, Bd. 15, Nr. 11, p. 4134, 2022.