Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS)

P2X-2: Erforschung, Validierung und Implementierung von „Power-to-X“-Konzepten – Teilvorhaben Roadmapping/LCA und LCC

Projektbeschreibung

Vor dem Hintergrund des kaum mehr abweisbaren Beitrags des Menschen zur Klimaaufheizung, der damit zwingenden Reduktion der fossilen CO2-Emissionen bei gleichzeitigem Ausstieg aus der Kernkraft, reichen übliche Effizienzmaßnahmen nicht ansatzweise aus, Klimaschutz und unseren gewohnten Lebensstil in Einklang zu bringen. Um dies wenigstens teilweise zu ermöglichen - unter Berücksichtigung der Tatsache, dass Menschen in ärmeren Weltgegenden zunächst unseren Lebensstil haben wollen und dann erst das Klima schützen - ist eine umfassende „Energiewende“ nötig. Ziel des Gesamtvorhabens ist daher die Unterstützung der von der Bundesregierung angestrebten Energiewende durch die Bereitstellung von sogenannten Power-to-X-Technologien. Die entsprechenden Konzepte nutzen Strom zur Elektrolyse von Wasser und/oder CO2 zur Erzeugung von Wasserstoff, Synthesegas oder anderen Stoffen, die direkt als Energieträger genutzt oder chemisch weiter umgewandelt werden (etwa zu synthetischen Flüssigkraftstoffen). Neben dem grundsätzlichen Ziel der CO2-freien Produktion von Kraftstoffen und Chemikalien sollen diese Technologien der effizienten Nutzung des Angebots fluktuierender elektrischer Energie – insbesondere aus Windkraft und Photovoltaik – dienen, die andernfalls abgeregelt werden müsste.

In den technischen Teilvorhaben des Projektes werden Anwendungen zur Chemikalien- und zur Kraftstoffsynthese untersucht. In einem der Teilvorhaben werden am Institut für Mikroverfahrenstechnik (IMVT) des KIT neue modulare Synthesetechnologien für eine integrierte Anlage zur dezentralen Fischer-Tropsch-Kraftstoffsynthese aus Kohlendioxid und Wasserdampf aus der Umgebungsluft und erneuerbarer elektrischer Energie entwickelt und als variabel einsetzbare Containeranlage gebaut.

In einem eigenen Teilvorhaben „Roadmapping“ werden u. a. unter Beteiligung des ITAS Nachhaltigkeitsaspekte untersucht. Einem gängigen Konzept entsprechend sollten Nachhaltigkeitsbewertungen drei Dimensionen der analysierten Systeme erfassen: die ökologische, die ökonomische und die gesellschaftliche. Für die Bewertung der Umwelteigenschaften und Kosten von Technologien ist die Anwendung lebenszyklusbasierter Methoden Standard. Das bedeutet, dass nicht nur die Effekten der zentralen Prozesse, sondern auch deren Vor- und Folgeprozesse erfasst werden - also z.B. nicht nur der Betrieb einer Anlage, sondern auch deren Bau inkl. Materialproduktion, Fertigungsaufwendungen usw.

Das Ziel des Teilvorhabens des ITAS besteht darin, den Projektpartnern die systemanalytischen Informationen zu liefern, die für die effizienz- und nachhaltigkeitsoptimierte Umsetzung ihres PTX-Konzepts benötigt werden. Technischer Schwerpunkt der Arbeiten des ITAS sind die modularen Anlagen zur dezentralen Herstellung von Fischer-Tropsch-Kraftstoffen. Inhaltliche Schwerpunkte sind die Bewertung der Umwelteigenschaften und Kosten mit lebenszyklusbasierten Methoden (LCA, LCC). Die Analysen erfolgen F&E-integriert in enger Kooperation mit den technischen Partnern. Forschungsfragen sind

  • die Positionierung der zu entwickelnden Technologie relativ zu einer fossilen Referenz und zu innovativen Konkurrenzkonzepten zur Definition von Mindestanforderungen und
  • die Identifikation von Schwachstellen zur Optimierung des Konzepts und Erreichung der Zielvorgaben.

Die gesellschaftliche Dimension wird anhand der Akzeptanz der Technologien erfasst. Dabei bilden die Kosten- und Umweltbewertungen der Technologien einen wesentlichen Teil der Informationsgrundlage für die Erhebung zur Akzeptanz durch IZES.

Die die drei Dimensionen umfassende Nachhaltigkeitsbewertung wird neben anderen Roadmap-Elementen wie Potenzialanalysen ein Hauptkriterium der weiteren FuE-Ausrichtung in P2X-3 bilden.

Kontakt

Dr. Andreas Patyk
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse
Postfach 3640
76021 Karlsruhe

Tel.: 0721 608-24606
E-Mail