Het hoofdproject "Methaan uit hernieuwbare bronnen in mobiele en stationaire toepassingen" (MethQuest), gelanceerd op 14 september, 2018 is gericht op het ontwikkelen van milieuvriendelijke, betaalbaar, en haalbare benaderingen voor een succesvolle energietransitie. Het project wordt met 19 miljoen euro gefinancierd door het federale ministerie van Economische Zaken en Energie (BMWi). De verantwoordelijkheid voor de gezamenlijke projectcoördinatie is toegewezen aan Rolls-Royce Power Systems en het DVGW Research Center van het Engler-Bunte Institute of Karlsruhe Institute of Technology (KIT). KIT-onderzoekers participeren in twee van de zes gezamenlijke projecten.

Binnen het MethQuest hoofdproject, Er moeten technologieën worden ontwikkeld en geanalyseerd waarmee op methaan gebaseerde brandstoffen uit hernieuwbare energiebronnen kunnen worden gebruikt in mobiele en stationaire toepassingen en vervolgens op de markt kunnen worden gebracht. Hoewel het gebruik van gas wijdverbreid is, vooral voor verwarmingsdoeleinden, zijn potentieel voor passagiers, vracht, en het zeevervoer is tot op heden nauwelijks ontwikkeld.

“Voor een succesvolle energietransitie, het is absoluut essentieel dat de sectoren energie en vervoer worden gekoppeld en als één geheel worden bekeken. Tegelijkertijd, op methaan gebaseerde brandstoffen die worden geproduceerd met behulp van elektrische stroom die is opgewekt uit hernieuwbare energiebronnen (power-to-gas) zullen een belangrijke factor zijn. Ze zullen de uitstoot van broeikasgassen aanzienlijk verminderen, die zullen helpen om onze klimaatbeschermingsdoelstellingen te bereiken. Verdere ontwikkeling van technologieën voor het energiezuinig gebruik van deze brandstoffen is een integraal onderdeel van het MethQuest-hoofdproject, " zei Norbert Brackmann, de coördinator van de federale overheid voor de maritieme industrie toen het project officieel van start ging.

MethQuest streeft naar een sectoroverlappende aanpak. "De zes gezamenlijke projecten zullen innovatie stimuleren op een aantal gebieden, variërend van de ontwikkeling van nieuwe oplossingen voor de productie van gas uit hernieuwbare energiebronnen tot nieuwe motorconcepten voor personenauto's, tot stationaire toepassingen en scheepsaandrijvingen, tot het ontwerp van microgrids voor zowel binnen- als zeehavens, " zegt Dr. Frank Graf, Hoofd van de Gas Technology Division van het DVGW Research Center van het Engler-Bunte Institute van het KIT. Samen met Andreas Schell, CEO van Rolls-Royce Power Systems, namens de 27 partners uit industrie en onderzoek nam hij de officiële financieringsmelding in ontvangst.

Het project heeft een totale waarde van 32 miljoen euro. De totale financiering door het federale ministerie van Economische Zaken en Energie bedraagt ​​19 miljoen euro. De partners gaan samenwerken in zes gezamenlijke projecten, variërend van methaanterugwinning tot nieuwe motorconcepten voor schepen, tot warmtekrachtinstallaties en auto's, naar sectorkoppeling met behulp van microgrid-oplossingen voor zowel binnen- als zeehavens, tot systeemanalyse beoordeling.

KIT zal deelnemen aan twee "MethQuest"-projecten:

Onder de partners van het gezamenlijke project MethFuel dat zich richt op nieuwe procestechnologieën voor de levering van waterstof en kooldioxide en voor katalytische methanisering zijn de Chemical Technology Group van het Institute for Chemical Technology and Polymer Chemistry (ITCP) en de Fuel Chemistry and Technology Group van het Engler-Bunte Institute (EBI ceb) en het aan het KIT gelieerde European Institute for Energy Research (EIfER). In hun gezamenlijke laboratorium ENERMAT (ENERGY MATerials), ITCP en EIfER gaan onderzoeken hoe de componenten van power-to-gas centrales die draaien op stroom uit hernieuwbare energiebronnen omgaan met sterk fluctuerende stroomvoorziening. Bijzondere aandacht zal worden besteed aan het optimale gebruik van vaste elektrolysecellen onder de zeer dynamische omstandigheden van power-to-gas-toepassingen. In aanvulling, EBI ceb gaat driefasige methanisering (15.00 uur) bestuderen die snel reageert op stroomschommelingen. Dit maakt directe koppeling van methanisering aan waterstofproductie mogelijk zonder tussentijdse opslag en, Vandaar, aanzienlijke verlaging van de investerings- en exploitatiekosten.

De Combustion Technology Group van het Engler-Bunte Institute (EBI vbt) participeert in het MethCar-project dat betrekking heeft op de ontwikkeling van nieuwe gasmotoren voor auto's. In een speciaal aangepaste automotor, de bijzondere eigenschappen van gecomprimeerd methaan geproduceerd uit hernieuwbare bronnen zullen naar verwachting resulteren in een zeer hoog rendement. Bovendien, methaanmotoren worden geassocieerd met veel kleinere deeltjesemissies dan diesel- en benzinemotoren. Echter, afmetingen van de geproduceerde deeltjes zijn kleiner dan 100 nm in diameter. Om de vorming van deze deeltjes onder bepaalde bedrijfsomstandigheden te voorkomen, processen worden gemodelleerd en beschreven door EBI vbt. Dit zal helpen om de vorming van deeltjes betrouwbaar uit te sluiten bij het daaropvolgende ontwerp van het MethCar-verbrandingsproces en de motorkalibratie.

De andere gezamenlijke projecten zijn MethPower, MethMare, MethGrid, en MethSys. MethPower zal betrekking hebben op nieuwe motorconcepten voor stationaire toepassingen. MethMare zal zich richten op twee concepten voor dynamisch bedienbare hogesnelheidsgasmotoren voor schepen. MethGrid zal zich concentreren op oplossingen voor de productie, rooster, en verbruikszijden voor het ontwerp van microgrids voor binnen- en zeehavens. MethSys zal systeemanalyses van de kosten, invloed op het klimaat, en haalbaarheid van de nieuwe technologieën.

Achtergrond:Power-to-Gas-processen

In zogenaamde power-to-gas-processen waarbij gebruik wordt gemaakt van elektrische energie uit hernieuwbare energiebronnen, milieuvriendelijk gas kan gemakkelijk worden gegenereerd en opgeslagen voor later gebruik als dat nodig is. Methaan uit power-to-gas-processen biedt tal van voordelen in vergelijking met andere power-to-X-opties, productieprocessen zijn minder complex en bereiken veel hogere efficiëntieniveaus. Dit heeft een positief effect op de productiekosten. Bovendien, fossiel aardgas kan eenvoudig en achtereenvolgens worden vervangen door gecomprimeerd of vloeibaar methaan uit hernieuwbare energiebronnen. Bestaande gasnetwerken en toepassingen kunnen nog steeds worden gebruikt zonder dure en tijdrovende aanpassingen.

Ten eerste, op gas gebaseerde technologieën zijn goed ontwikkeld en worden in miljoenen toepassingen gebruikt. Ten tweede, er is een uitgebreide en hoogwaardige infrastructuur van bestaande aardgasnetwerken en opslagfaciliteiten beschikbaar, waarmee fluctuaties in het aanbod van duurzame energie kunnen worden opgevangen, grote hoeveelheden energie opgeslagen, en energieverbruik pieken in evenwicht. Voertuigen aangedreven met gassen uit hernieuwbare energiebronnen, als aanvulling op e-mobiliteit, een grote bijdrage kunnen leveren aan de energietransitie.