Techno-ökonomische Bewertung der Produktion regenerativer synthetischer Kraftstoffe

Paul Heinzmann, Simon Glöser-Chahoud, Nicolaus Dahmen, Uwe Langenmayr and Frank Schultmann

No 63, Working Paper Series in Production and Energy from Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Institute for Industrial Production (IIP)

Abstract: Die Emissionen des Mobilitätssektors basieren derzeit maßgeblich auf der Nutzung fossiler flüssiger Energieträger . Trotz zunehmender Elektrifizierung, spielen flüssige und gasförmige Kraftstoffe kurz und mittelfristig noch eine bedeutende Rolle und werden voraussichtlich in einigen Bereichen auch in längerfristiger Zukunft benötigt. Um dennoch eine Minderung der THG Emissionen zu erreichen, stehen mehrere Technologien und Verfahrenskonfigurationen zur Erzeugung regenerativer synthetischer Kraftstoffe zur Verfügung. Im Rahmen einer techno ökonomischen Analyse werden potenzielle Herstellungsverfahren identifiziert, sowie deren charakteristische Merkmale zusammengetragen. Für die anschließende technische Analyse wurde eine Prozesssimulation in Aspen Plus ® erstellt, woraus die Bestimmung charakteristischer technischer Kenngrößen erfolgte. Anhand der Simulationsergebnisse wurde anschließend eine ökonomische Bewertung des Verfahrens durchgeführt . Die Wahl fiel auf ein Power to Liquid Verfahren unter Nutzung von CO 2 Emissionen eines Zementwerks. Die Konversion zu Kraftstoffen erfolgt durch eine Fischer Tropsch Synthese und teilweiser Veredelung in einem Hydrocracking Verfahren in die Zielprodukte einer Diesel und einer Benzinfraktion. Im Rahmen dieser Arbeit wird das beschriebene Verfahren für drei Produktionskapazitäten untersucht. Unter den getroffenen Annahmen beträgt die Kohlenstoffeffizienz der gewählten Prozessroute 92%, der Wasserstoffwirkungsgrad 63%, sowie der energetische Wirkungsgrad 37%. Die spezifischen Herstellungskosten liegen für den Basisfall bei 3,26 €, für eine Anlage geringerer Produktionskapazität bei 3,51 € und für eine Anlage höherer Kapazität bei 3,11 € pro Liter Kraftstoff. Die Kosten der elektrischen Energie und der Investitionsbedarf der PEM Elektrolyse sind dabei die maßgeblichen Kostenfaktoren.

Date: 2021
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DOI: 10.5445/IR/1000140638

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