DAC-Impact: Technologieentwicklung vom Labor bis zur Pilotanlage

Seit 2001 entwickelt die Forschungsgruppe Industrieanlagendesign und Anwendung digitaler Methoden bereits Prototypen zur dierkten CO2-Abscheidung aus der Luft. Gemeinsam mit der Dharma Karma Foundation, die das Projekt finanziert, wurden bis dato 4 Prototypen entwickelt und experimentell betrieben. Das Thema DAC (Dierect Air Capture) wird heutzutage nicht mehr unter dem Gesichtspunkt diskutiert, ob DAC vorteilhaft genug ist, um bei der Bekämpfung der Klimakrise eine Rolle zu Spielen - die meisten Szenarien zur Reduktion der CO2 -Emissionen, setzen auf DAC als einen unverzichtbaren Baustein neben anderen Technologien - sondern die Debatte dreht sich um die experimentelle Weiterentwicklung und Minimierung des Energieverbrauchs von DAC.   

Das Ziel des Projekts DAC-Impact ist daher die Entwicklung einer Technologie, die einen wesentlich geringeren Energieverbrauch bei gleichzeitigem Einsatz von Niedertemperaturwärme als vergleichbare, momentan verfügbare Technologien aufweist.

Soft Launch Event der DAC-Pilotanlage APU1: Pilotanlage als Wechselbrücke mit Technik im inneren im Hintergrund, davor das DAC-Impact Team, ca 30 Personen, in festlicher Kleidung und gut gelaunt posieren für das Foto.

© Alissar Najjar, TU Wien

APU1_Team

DAC-Impact: Soft Launch Event der DAC-Pilotanlage APU1

Prototypenentwicklung: Aus einer Vielfalt von Ideen entwickelt sich der richtige Weg

An der TU Wien wurde ein Prozess entwickelt, der mittels festem Adsorbens CO2 aus der Luft abscheidet. Der überwiegende Großteil der aufzuwendenden Energie ist Niedertemperatur(ab)wärme im Bereich von 70 bis 100 °C. Zu Beginn der Forschungstätigkeit, wurde das Hauptaugenmerk auf ein möglichst kompaktes Design gelegt, um eine portable und leicht in Klimasysteme von Gebäuden integrierbare Anwendung zu ermöglichen. Im Lauf des Projekts wurde der Use Case erweitert und ein möglichst geringer Wärme- und Energieaufwand für den Abscheideprozess angestrebt. Anders als in vielen wissenschaftlichen Projekten wurde hier der Ansatz des Prototyping gewählt: Nach jedem Anlagen- und Prozessdesign wurden die spezifischen Vor- und Nachteile abgewogen und die nächsten Entwicklungsschritte definiert, um am Ende zur passenden Anlage zu kommen.

DACling - V1, erster Prototyp des DAC-Impact Projekts steht auf einem weißen Rollkasten. Um den Prototypen steht oder kniet das DAC-Impact Team in festlicher Kleidung (etwa 11 Personen), daneben ein Projekt-Roll-up. Hintergrund sind die Holzbalken des Kuppelsaals der TU Wien.

© Matthias Heisler, goemb.at

DAClingV1_team

DACling - V1: Rotating disk design mit DAC-Impact Team

Diesen ersten Prototypen kennzeichnet ein platzsparendes Anlagendesign für den Einsatz in der Heiz-, Klima- und Lüftungstechnik. Die Geometrie ist so konstruiert, dass sie z.B. in Rohrleitungssystemen von Gebäuden verwendet werden kann. Dieser erste Ansatz konzentrierte sich vorerst auf den Platzbedarf. Der nächste Schritt bestand darin den Schwerpunkt auf Energie-Effizienz zu erweitern und den Prozess und damit den Prototypen daraufhin neu zu konstruieren.

DACling - V2: Modell des DAC Wirbelschichtentwurfes in grau, daneben zwei Bilder von Anlagendetails, ebenfalls in grau.

© Johannes Fuchs

DAClingV2_Modell

Modell des DACling - V2: Entkoppeltes Wirbelschichtdesign

Für den DACling V2 wurde ein gänzlich neur Prozess entwicklet, der eine möglichst effiziente Abscheidung ermöglichen soll. Der Prototyp nutzt nun ein Wirbelschichtverfahren, in welchem Adsorbtion und Regeneration getrennt ablaufen - dieses Prozessdesign wurde im Projekt auch patentiert. Der Hauptvorteil des DACling V2 ist also sein entkoppelter Aufbau durch den, die CO2-Abscheidung hocheffizient abläuft. Die Herausforderung bestand für den nächsten Prototypen darin, die Leistung des Wirbelschichtadsorptionsverfahrens weiter zu verbessern. 

Versuchsanlage DACling V3: 3 Prototyp zur CO2-Abscheidung mit entkoppeltem Filterdesign. Pilotanlage aus div metallischen Rohren, Zylindern und Kabeln, etwa 1x2 Meter in Alurahmengestell und TU Logo auf der Anlage.in

© Andreas Wallmüller, TU Wien

DAClingV3

DACling-V3: Entkoppeltes Filterdesign

Auf der Grundlage der Ergebnisse des DACling V2 wurde eine verbesserte Version entworfen und gebaut. Der V3 kombiniert das entkoppelte Design mit einem Festbett-Adsorptionsverfahren. Das Design zielt darauf ab, eine außergewöhnliche Energieeffizienz und Einfachheit zu erreichen.

DAC-Impact Pilotanlage: LKW-Wechselbrücke im DAC-Impact Design (Längstreifen die immer spitzer zulaufen und einem Farbverlauf von tiefblau bis türkis vor weißem Hintergrund) mit offenen Türen, die einen kleinen Einblick in die Technik im Inneren geben. Daneben steht ein Roll-up. Blätter von Bäumen und Sträuchern im Hintergrund.

© Alissar Najjar, TU Wien

APU1

Austrian Pilot Unit 1 (APU1): DAC-Impact Pilotanlage

Die erste Pilotanlage kombiniert die Vorteile eines entkoppelten Prozessdesigns und einer Festbettadsorption - mit zusätzlichen Innovationen des Regenerationsprozesses. So können mit dem technologischen Ansatz der APU-1 (Austrian Pilot Unit 1) weitere energetische Verbesserungen erreicht werden.

Unsere DAC-Impact Highlights

Was unsere DAC Forschung auszeichnet ist:

  • Technologieentwicklung vom Labor bis zur Pilotanlage
  • eine flexible und intelligente Prozessentwicklung und Modellierung
  • Entwicklung zweier Patente auf dem Gebiet der DAC-Technologie
    • Plant and method for capturing carbon dioxide from a carbon dioxide laden gas stream
    • Method for capturing carbon dioxide from a carbon dioxide laden gas stream
  • experimentelle Untersuchung und maßgeschneiderte Analytik des eingestezten Adsorbens bzw. von in Frage kommenden Adsorbensvarianten
  • experimenteller Anlagenbetrieb der APU-1 von bisher über 500 Stunden bei diversen Witterungsbedingungen
  • unsere Technologieentwicklung wird bereits von unseren Partner_innen in ein erstes kommerzielle Anlagendesign überführt

 

Video der Eröffnung der Austrian Pilot Unit 1 (APU1)

DAC-Impact Facts

Das Ziel des DAC-Impact Projekts ist die Entwicklung einer Technologie, die einen wesentlich geringeren Energieverbrauch bei gleichzeitigem Einsatz von Niedertemperatur(ab)wärme als vergleichbare, momentan verfügbare Technologien aufweist.

Phase I: 2021 - 2022
Phase II: 2022 - 2025
Phase IIb: 2025 - laufend

Dharma Karma Foundation Logo

© Dharma Karma Foundation

Logo Dharma Karma Foundation

Logo der Dharma Karma Foundation

Die TU Wien dankt der Dharma Karma Foundation für die Forschungspartnerschaft.
Die erzielten Ergebnisse wurden finanziert und sind das alleinige Eigentum der Dharma Karma Foundation.
https://www.thedkfoundation.org, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster

DACLab Inc. Logo.

© DACLab Inc.

Logo_DACLab

Logo von DACLab

DACLAB Inc. 
675 High St, Palo Alto, CA 94301, USA
https://daclab.us, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster
 

DACworx Engineering GmbH Logo.

© DACworx

Logo_DACworx

Logo von DACworx

DACworx Engineering GmbH
https://dacworx.eu, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster