Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den im Forschungsstadium befindlichen synthetischen Kraftstoffen und die verschiedenen Verfahren zur Herstellung. Dabei ist immer die Intension, den Löwenanteil der Energie, die dem Prozess zugeführt wird, aus regenerativen Ressourcen zu gewinnen. Die Kraftstoffe werden hier in drei Verfahrenskategorien unter-teilt. Dabei wird zu jedem Verfahren und Erzeugnis ein kurzer Überblick zu den wichtigsten Eigenschaften gegeben und anschließend eine Betrachtung der Energiebilanzen angeführt. Abschließend werden mögliche Potenziale und Herausforderungen diskutiert.
Als erstes werden die Verfahren rundum die PtX-Technologien vorgestellt. Dort werden mittels elektrisch zugeführter Energie, Wasserstoff und Kohlendioxid bzw. Kohlenmonoxid zu einem Kraftstoff synthetisiert. Je nach Aggregatzustand des Erzeugnis wird zwischen Power-to-Gas und Power-to-Liquid unterschieden. In der zweiten Kategorie sind die Verfahren, bei denen organische Stoffe als Edukt eingesetzt werden. Diese werden unter dem Begriff Organics-to-X zusammengefasst. Unter der letzten Kategorie wird das Fischer-Tropsch-Verfahren erläutert und analysiert. Dabei ist es an sich eigentlich keine eigene autarke Herstellungsroute, da es als Edukt Synthesegas benötigt. Dies kann regenerativ, sowohl durch PtX-Prozesse, als auch durch OtX-Verfahren erzeugt werden und wird deswegen auch unter beiden Gesichtspunkten betrachtet und gegeneinander abgewogen.
Danach wird eine Gegenüberstellung der synthetischen Kraftstoffe zur Elektromobilität und eine Analyse zu gesellschaftlichen Voraussetzungen für eine umwelt- und klimafreundliche Mobilität angeführt. Zum Schluss erfolgt eine Konklusion zu den synthetischen Kraftstoffen, in der nochmals die Potenziale und die Herausforderungen der einzelnen Verfahren und Erzeugnisse aufgezeigt werden und die Möglichkeit eine Alternative für die zukünftige Mobilität zu sein, kritisch hinterfragt wird.
Inhaltsverzeichnis
- Vorwort
- Zusammenfassung
- Inhalt
- Nomenklatur
- 1 Wandel in der Automobilindustrie
- 2 Einklang in der Dreifaltigkeit - Gesellschaft, Politik und Industrie
- 3 Fundamentum
- 3.1 Elektrolyse
- 3.2 Methanisierung
- 3.3 Fischer-Tropsch-Synthese
- 3.4 Pyrolyse
- 4 Power to Gas (PtG)
- 4.1 Regenerative erzeugter Wasserstoff
- 4.1.1 Erzeugung
- 4.1.2 Speicherung
- 4.2 Methan
- 4.1 Regenerative erzeugter Wasserstoff
- 5 Power to Liquid (PtL)
- 5.1 Methanol
- 5.1.1 Herstellungsverfahren und Prozesswirkungsgrad
- 5.2 DME-Dimethylenether
- 5.1 Methanol
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Masterthesis befasst sich mit dem aktuellen Forschungsstand und dem Potenzial von synthetischen Kraftstoffen im Kontext der Transformation der Automobilindustrie hin zu einer umwelt- und klimaschonenden Zukunft. Sie untersucht die verschiedenen Verfahren zur Herstellung dieser Kraftstoffe, analysiert ihre Eigenschaften und Energiebilanzen und beleuchtet die potenziellen Chancen und Herausforderungen ihrer Implementierung.
- Herstellung und Eigenschaften synthetischer Kraftstoffe
- Bewertung der Energiebilanzen und Nachhaltigkeit
- Potenziale und Risiken von synthetischen Kraftstoffen
- Vergleich mit Elektromobilität und anderen Mobilitätskonzepten
- Gesellschaftliche Voraussetzungen für eine nachhaltige Mobilität
Zusammenfassung der Kapitel
Die Arbeit beginnt mit einer Einführung in den Wandel der Automobilindustrie, der durch die Suche nach nachhaltigen Antriebs- und Mobilitätstechnologien geprägt ist. Sie beleuchtet den Bedarf an alternativen Kraftstoffen, insbesondere synthetischen Kraftstoffen, die einen Beitrag zur Reduktion der CO2-Emissionen leisten können. In Kapitel 3 werden die fundamentalen Verfahren zur Herstellung von synthetischen Kraftstoffen vorgestellt, darunter die Elektrolyse, Methanisierung, Fischer-Tropsch-Synthese und Pyrolyse.
Kapitel 4 behandelt die Power-to-Gas-Technologie, wobei insbesondere die regenerative Erzeugung von Wasserstoff und dessen Speicherung im Vordergrund stehen. In Kapitel 5 wird die Power-to-Liquid-Technologie behandelt, mit einem Schwerpunkt auf Methanol und DME-Dimethylenether. Die Arbeit analysiert die Herstellungsprozesse, Wirkungsgrade und die relevanten Eigenschaften der verschiedenen Kraftstoffe.
Schlüsselwörter
Synthetische Kraftstoffe, e-Fuels, Biokraftstoffe, PtX-Technologien, Power-to-Gas, Power-to-Liquid, Organics-to-X, Fischer-Tropsch-Synthese, Elektrolyse, Methanisierung, Wasserstoff, CO2-Emissionen, Nachhaltigkeit, Mobilität, Automobilindustrie, Energiebilanz, Potenziale, Herausforderungen.
- Arbeit zitieren
- Lars-Udo Lundt (Autor:in), 2020, Aktueller Forschungsstand und Potenzial von synthetischen Kraftstoffen, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/909741
