Die Hochleistungsstrahler des Sonnensimulators Synlight
Am DLR-Standort Jülich betreibt das Institut für Future Fuels eine weltweit bisher einmalige Anlage: den Sonnensimulator Synlight. 149 mittelgroße Kino-Projektorlampen erzeugen hier künstliches Sonnenlicht, das ein ähnliches Lichtspektrum besitzt wie natürliches Sonnenlicht und seine 10.000-fache Intensität erreichen kann.
Kurzstudie: Zukünftige maritime Treibstoffe und deren mögliche Importkonzepte
Weltweit werden etwa 90 Prozent des internationalen Güterverkehrs per Schiff abgewickelt. Die meisten Schiffe nutzen dabei Schweröl und sind für ungefähr 3 Prozent des weltweiten Anteils an den CO₂-Emissionen verantwortlich. Die Dekarbonisierung des Schiffverkehrs spielt eine wichtige Rolle bei der Verwirklichung einer klimaneutralen Transportwirtschaft.
Das Institut für Future Fuels trägt dazu bei, erneuerbare Ressourcen verfügbar zu machen, um fossile Ressourcen ersetzen zu können. Wir erarbeiten Lösungen dafür, wie sich Wasserstoff und Kraftstoffe aus den Ausgangsstoffen Wasser, CO2 und Stickstoff und mit Einsatz von erneuerbaren Energien kostengünstig im großtechnischen Maßstab erzeugen lassen.
Forschung für globale CO2-Neutralität
Um die Ziele der Pariser UN-Klimakonferenz 2015 zu erreichen, will Deutschland bis 2045 und die Europäische Union bis 2050 den Ausstoß von Kohlendioxid-Äquivalenten stufenweise reduzieren. Das Ziel: eine vollständige Treibhausgasneutralität.
Die drei Wirtschaftssektoren (Agrar, Industrie und Dienstleistungen), der Verkehr, Schifffahrt und Luftfahrt sowie die privaten Haushalte sind gefordert schnell Alternativen zur Deckung ihres Energiebedarfs zu finden und umzusetzen. Dabei sind diejenigen Branchen, etwa die chemische Industrie oder die Luftfahrt, welche sich nicht vollständig elektrifizieren lassen, darauf angewiesen, dass ausreichend klimaneutrale Brennstoffe zu akzeptablen Kosten verfügbar sind. Auch für den Transport von Gütern über lange Distanzen zu Wasser und auf der Straße braucht es CO2-freie Kraftstoffe. Industrie, Verkehr und Luftfahrt werden deshalb zukünftig große Mengen an Wasserstoff, Grundchemikalien und Kerosin benötigen, die mit erneuerbaren Energien hergestellt wurden.
Die Produktionswege zur Kraftstofferzeugung aus diesen Grundstoffen haben noch einen erheblichen Forschungsbedarf. Unsere Forscherinnen und Forscher beschäftigen sich unter anderem mit den folgenden Fragen:
Welche mit erneuerbarer Energie betriebenen Verfahren können die notwendigen Ausgangsstoffe, insbesondere Kohlenstoff und Stickstoff, effizient und kostengünstig bereitstellen?
Welche Brennstoffe lassen sich mit hoher Effizienz aus den Ausgangsstoffen herstellen?
Wie weit ist es möglich den Energiebedarf der Herstellungsverfahren zu reduzieren?
Um die Antworten darauf zu finden, entwickeln und testen wir Stoffe, Komponenten und Verfahren zusammen mit Partnern aus Industrie und Forschung – vom Labormaßstab bis in industrielle Größenordnungen.
Weltweit einmalige Forschungsinfrastruktur
Für Tests im Labormaßstab stehen in Jülich und Köln Labore mit modernster Ausstattung zur Verfügung. Versuche mit größeren Komponenten führen wir überwiegend im Sonnenofen am DLR-Standort Köln, in unserem Sonnensimulator Synlight® und an den Solartürmen des DLR-Instituts für Solarforschung durch, welche sich in Jülich befinden.
Ein Forschungsschwerpunkt des Instituts sind solarthermochemische Verfahren, die hohe Temperaturen aus konzentriertem Sonnenlicht nutzen, um chemische Prozesse anzutreiben. Sie können mit sehr hohen Wirkungsgraden und bei nur geringen Umwandlungsverlusten solare Kraftstoffe und ihre Ausgangsstoffe erzeugen. In etablierten Hochtemperaturprozessen wie zum Beispiel der Metall-, der Zement- oder der Düngerproduktion können solche Verfahren den Einsatz fossiler Brennstoffe reduzieren oder sogar ersetzen. Nebenprodukte dieser Prozesse sind CO2 und Schwefel, die wiederrum als Ausgangsstoffe für die Brennstoffproduktion genutzt werden können.
Weitere Arbeitsbereiche des Instituts sind die technologische und sozio-ökonomische Bewertung unterschiedlicher solarer Produktionsverfahren und die Entwicklung solar photo-elektrochemischer Prozesse zur Brennstofferzeugung.
Unsere Mitarbeitenden aus Forschung und Institutsverwaltung arbeiten an unserem Hauptsitz in Jülich und am Standort Köln-Porz. Die Arbeit an unseren Forschungsthemen ist auf vier Forschungsabteilungen verteilt:
Das Institut wurde 2020 als eine Komponente der Strukturstärkung des Rheinischen Braunkohlereviers im Zuge des Kohleausstiegs gegründet. Aufbauend auf der wissenschaftlichen Arbeit soll es zusammen mit dem Energie-Know-how in der Region dazu beitragen, die Ideen in Unternehmungen weiterzuentwickeln.
