Energieverfahrenstechnik

Laufende Projekte:

Abgeschlossene Projekte:

 

CaCTUS

AUSTRIA’S CLIMATE NEUTRALITY: AN IN-DEPTH EVALUATION OF THE POTENTIAL CONTRIBUTION OF CCU AND CCS FOR THE AUSTRIAN LONG-TERM CLIMATE GOALS

Projekt Eckdaten

Laufzeit:

August 2022 - Jänner 2025

Projektpartner:

 

Cactuspic

 

Ziele:

· Identifizierung/Quantifizierung von technischen Potenzialen von CCU/CCS gemäß dem ö. NEKP

· Identifizierung von quellenspez. Klimawirkungen und senkenbez. Netto-Minderungspotenzialen

· Techno-ökonomische Bewertung von CCU/CCS und deren Beitrag zur Klimaneutralität

· Evaluierung von Barrieren und regulatorischer Defizite, die eine frühzeitige Umsetzung und Wirkung verhindern

· Empfehlungen zur Unterstützung von klimafreundlichen CCUS-Aktivitäten in Ö.

Methodik:

Es wird ein schrittweiser Ansatz verfolgt, um die ö. CCUS-Potenziale zu bewerten und Empfehlungen für Stakeholder abzuleiten. Langfristige Quellen- und Nachfragepotenziale für CO2 sowie geologische Speicherpotenziale werden u.a. unter Berücksichtigung aktueller Quellen, technologischer Entwicklungen und Klimaszenarien abgeschätzt. Diese theoretischen Potenziale werden auf Grundlage von TRL, tech.-ök. und ökologischen Zielen sowie gesellschaftlicher Akzeptanz eingegrenzt. Eine Rechtsanalyse ergänzt die zuvor genannte Forschung. Der dzt. rechtliche Rahmen für CCUS-Anwendungen wird auf der Grundlage von Literatur und Fallrecherche und Methoden der Rechtsauslegung analysiert. Auf dieser Grundlage und einem Prozess zur Einbindung von Stakeholdern werden Policy Briefs entwickelt. Diese unterstützen bei der Schaffung von Rahmenbedingungen die alle notwendigen Aspekte berücksichtigen, einschließlich angemessener Anreizwirkung.

Zielpublikum:

Umstrittene Technologien sollten nicht gegen die öffentliche Meinung durchgesetzt werden. Es muss möglich sein, einfach an Informationen zu kommen, um CCUS Maßnahmen zur Eindämmung des Klimawandels zustimmen zu können. CaCTUS wird entsprechend erforderliche und bevorzugte Möglichkeiten aufzeigen. Die Industrie ist auf Rechtssicherheit angewiesen, um Investitionen im Einklang mit dem Klimaschutz planen und entscheiden zu können. Die Identifizierung von Wissenslücken wird Anhaltspunkte für weitere F&E geben, die für einen optimalen Einsatz von CCUS-Technologien in Ö. erforderlich sind.

Weiterführende Informationen: https://project-cactus.at/

Förderschiene: ACRP – 14th Call 

Dieses Projekt wurde aus Mitteln des Klima- und Energiefonds im Rahmen des Programmes ACRP gefördert.

ZEUS

ZERO EMISSIONS THROUGH SECTOR COUPLING

Projekt Eckdaten

Laufzeit:

Oktober 2023 - Oktober 2027

Projektpartner:

 

Das Leitprojekt ZEUS demonstriert grüne Wasserstoffproduktion und die Kreislaufführung von erneuerbaren Gasen bzw. flüssigen Kohlenwasserstoffen im industriellen Umfeld. Namhafte Beteiligungen aus der Energiewirtschaft, der Industrie und der Forschung werden im Zeitraum 2023 bis 2027 die Umsetzung der europäischen Klimaziele und der nationalen Wasserstoffstrategie vorantreiben. Die K1-MET GmbH übernimmt dabei die Konsortialführung.

Die großtechnische Produktion von Wasserstoff aus erneuerbarer Energie ist eine der Grundlagen, um klimaschädliche CO2-Emissionen direkt und langfristig zu vermeiden. Neben dem Ausbau der erneuerbaren Energieproduktion wird eine verstärkte, überbetriebliche Vernetzung der Energiewirtschaft und der energieintensiven Industrie, auch Sektorkopplung genannt, angestrebt. Stromerzeugung aus erneuerbarer Energie generiert im Sommer massive Energieüberschüsse, die im Winter aufgrund der stark reduzierten Verfügbarkeit und des erhöhten Bedarfs benötigt werden. Durch Sektorkopplung sollen die Überschüsse in speicherbare Produkte wie grünen Wasserstoff oder erneuerbare Kohlenwasserstoffe (z.B. synthetisches Erdgas) umgewandelt werden und zur Stabilisierung des Energiesystems beitragen. Darüber hinaus gibt es industrielle Prozesse, bei denen CO2 Emissionen nicht aus den eingesetzten Energieträgern herrühren, sondern aus den eingesetzten Rohstoffen und dadurch unvermeidbar sind. Die chemische Umwandlung von CO2 und Wasserstoff in wertvolle, speicherbare Produkte stellt einen weiteren wichtigen Aspekt von Sektorkopplung dar und soll zur Erreichung von Klimaneutralität beitragen.

Das Leitprojekt ZEUS fokussiert den Stromsektor und die schwer zu dekarbonisierenden Sektoren Stahl und Zement. Ziel ist die Entwicklung und sektorübergreifende Pilot-Demonstration einer klimaneutralen Prozesskette – von der Herstellung und Aufbereitung von grünem Wasserstoff unter fluktuierenden Prozessbedingungen, bis hin zur Abscheidung von CO2 aus industriellen Abgasen und der Umwandlung in wertvolle, speicherbare Kohlenwasserstoffe. Dazu werden im industriellen Umfeld verschiedene Pilotanlagen erforscht (6 MW PEM-Elektrolyse, CO2-Abscheidung, katalytische Methanisierung, CO2-Elektrolyse) und zu gesamtheitlichen Prozessketten verschaltet. Das Leitprojekt ZEUS möchte durch seinen Demonstrationscharakter den Transfer von klimafreundlichen Technologien in die Praxis beschleunigen und Sektorkopplung nachhaltig in Österreich verankern.

Zeus

Dieses Projekt wird aus Mitteln des Klima- und Energiefonds gefördert und im Rahmen des Energieforschungsprogramms 2022 durchgeführt.

Name der Institution: FFG

Projektnummer: FO999903855

Hy2Market

HYDROGEN TO ENTER MARKETS REDUCING CARBON EMISSIONS FOOTPRINT

Hy2Market

Wasserstoff ist ein vielversprechender Energieträger, der dazu beiträgt, unser Energiesystem in ein nachhaltiges System zu transferieren. Dies bedeutet jedoch, dass eine Reihe von Hindernissen entlang der Wertschöpfungskette identifiziert und beseitigt werden müssen, bevor Wasserstoff in großem Umfang verfügbar und einsatzbereit wird. Hy2Market bringt Regionen in ganz Europa zusammen, die an verschiedenen Innovationen arbeiten, um die Produktion, den Transport und die Verwendung von grünem Wasserstoff zu fördern. Unter diesem Aspekt soll das Projekt dazu beitragen, eine ausgereiftere Wasserstoff-Wertschöpfungskette in ganz Europa zu realisieren. Mit einem interregionalen Ansatz wird das Wissen über den Aufbau einer robusten und innovativen Wasserstoff-Wertschöpfungskette durch gezielte Investitionen in die Produktion von grünem Wasserstoff ausgebaut und umgesetzt mit besonderem Schwerpunkt auf Managementsystemen, den Transport von Wasserstoff in bestehenden und neuen Infrastrukturen und die Abnahme von grünem Wasserstoff durch industrielle Partner und in der Mobilität.

Hy2Market Countries

 

Die Grundlage von Hy2Market bilden europäische Vorreiterregionen, wie die nördlichen Niederlande, Oberösterreich und Rhone-Alpes, die sich mit aufstrebenden Wasserstoffregionen der iberischen Halbinsel wie Aragon und Medió Tejo, Sizilien (Italien), Westmazedonien (Griechenland) und Konstanz (Rumänien) zusammenschließen, wobei jede Region mindestens einen Schwerpunkt adressiert. Um den Wissenstransfer zwischen den verschiedenen Teilen der Wertschöpfungskette und zwischen allen KMUs und Regionen zu gewährleisten, wird eine Wissensaustauschplattform initiiert und aufgebaut. Die Ergebnisse dieses Projekts werden innerhalb der gesamten Europäischen Union verbreitet. Zusätzlich zielt das Projekt Hy2Market auf die Ermittlung von Problemstellungen und deren Lösung in den Bereichen Produktion, Transport sowie bei der Verwendung in Industrie und Mobilität ab.

38 Partner aus 10 europäischen Ländern, darunter auch KMUs aus unterschiedlichen Regionen Europas, arbeiten gemeinsam daran, die Produktion, den Transport und die Nutzung von grünem Wasserstoff anzukurbeln. Barrieren sollen identifiziert und überwunden werden, damit Wasserstoff seine wichtige Rolle bei der Erreichung der Dekarbonisierungsziele einnehmen kann. Das Hauptziel von Hy2Market ist die Schaffung einer ausgereifteren Wasserstoff-Wertschöpfungskette in ganz Europa.

Dieses Projekt wird von der Europäischen Union (European Innovation Council and SMEs Executive Agency, Grant Agreement no. 101083592) gefördert.

Projektlaufzeit: 01.02.2023 bis 31.12.2025

Weiterführende Informationen: https://hy2market.eu/

Methanpyrolyse

Wasserstoff als Energieträger und Reduktionsmittel für chemische und metallurgische Prozesse ist eine wichtige Komponente zur Dekarbonisierung in unterschiedlichen Bereichen der Industrie, beispielsweise der Stahlherstellung, aber auch in der Mobilität oder zur Herstellung synthetischer Kohlenwasserstoffe. Durch die Nutzung des Wasserstoffs entstehen keine CO2-Emissionen, jedoch sind CO2-arme Verfahren zur Produktion notwendig. Ein solches Verfahren stellt die Methanpyrolyse dar. Diese bezeichnet die Erzeugung von Wasserstoff aus Methan beziehungsweise Erdgas, wobei das Methan in Wasserstoff sowie festen Kohlenstoff gespalten wird. Hierfür sind unterschiedliche Prozessführungen möglich, die an der Montanuniversität in Zusammenarbeit von mehreren Lehrstühlen mit Industriepartnern bereits in einem Sondierungsprojekt untersucht wurden. Neben dem vergleichsweise geringen Energiebedarf ist das anfallende Nebenprodukt, fester Kohlenstoff, ein weiterer positiver Aspekt der Methanpyrolyse. Kohlenstoff bietet vielfältige Einsatzmöglichkeiten, die ebenfalls im Zuge der Forschungstätigkeiten eingehend untersucht werden.

Homepage Methanpyrolyse

 

Im Rahmen eines Programms zur Wasserstoffproduktion an der Montanuniversität Leoben wird von mehreren Lehrstühlen gemeinsam die Prozessentwicklung der Methanpyrolyse weitergehend forciert. Zudem wird im Zuge dieser Kooperation wird auch eine gemeinsame Technikumsanlage entstehen, mit der die aussichtsreichsten Verfahren in einem größeren Maßstab erprobt werden. So werden beispielsweise ein Blasensäulenreaktor mit einer Metallschmelze sowie ein Plasmareaktor errichtet. Der Lehrstuhl für Verfahrenstechnik des industriellen Umweltschutzes beschäftigt sich bei der Umsetzung der Versuchsanlage mit der Produktgasaufbereitung, die neben der Abtrennung des festen Kohlenstoffs auch die Separation von Wasserstoff und nicht umgesetztem Methan beinhaltet. Zusätzlich zu diesen experimentellen Untersuchungen werden auch Modellierungen und Simulationen des Prozesses durchgeführt. In der Arbeitsgruppe Energieverfahrenstechnik erfolgt dabei die CFD-Simulation einer reaktiven Blasenströmung in einer Metallschmelze.

Kontaktperson:
Hanna Weiss

BioHeat

Wie der Name erahnen lässt, sollen im Projekt BioHeat Verfahrensrouten entwickelt werden, mit denen aus Biomasse und Biomassereststoffen, wie z.B. Hackschnitzeln oder Klärschlamm, Hochtemperaturwärme für Industriebetriebe erzeugt werden kann.

Das Verfahren des Projekts BioHeat sieht so aus: Zunächst wird in einer zweistufigen Wirbelschichtvergasungsanlage für Biomasse ein Synthesegas erzeugt. Für die anschließende Verwertung dieses Zwischenprodukts gibt es dann zwei Möglichkeiten. Zum einen wird die direkte Verbrennung des Synthesegases in Testbrennersystemen untersucht. Die komplexere Forschungsfrage betrifft die zweite Route, in der zunächst aus dem Synthesegas mittels Methanisierung synthetisches Erdgas erzeugt wird, das langfristig zwischengespeichert und dann wieder in Industriewärme umgewandelt werden kann. Diese beiden Verfahrensvarianten sollen im Projekt verglichen werden. Zudem liegt ein Schwerpunkt in der Wertstoffrecyclierung von Alkali-Salzen aus der Bettasche der Vergasung, vorrangig um teure Deponierungsmassen zu reduzieren. Außerdem wir das Verfahren begleitend techno-ökonomisch bewertet.

Bio Heatproject

 

Das Projekt BioHeat wird gemeinsam mit den Forschungspartnern TU Wien, BEST Bioenergy and Sustainable Technologies GmbH, Wien Energie GmbH, Energy and Chemical Engineering GmbH, der Jagiellonian University Krakow und dem polnischen Apparatebauer Danex umgesetzt. Dieses transnationale Forschungsprojekt wird über die ERA-NET-Initiative (Networking the European Research Area) in Zusammenarbeit mit der FFG (Forschungsförderungsgesellschaft) finanziert. Die Hauptaufgabe am Lehrstuhl für Verfahrenstechnik liegt in der Weiterentwicklung der katalytischen Methanisierung mit dem Fokus auf vollständigem Umsatz des Biomasse-Synthesegases aus der Vergasungsanlage. Doktorrand Andreas Krammer darf diese Aufgabe übernehmen, der damit nach dem Projekt HydroMetha sein zweites Projekt mit dem Schwerpunkt katalytische Festbettmethanisierung für den Lehrstuhl für Verfahrenstechnik des industriellen Umweltschutzes bearbeitet.

Kontaktperson:
Andreas Krammer

Karbonatisierung

Die natürliche Karbonatisierung, auch als Silikatverwitterung bekannt, beschreibt einen Prozess, bei dem atmosphärisches CO2 mit Alkali- und Erdalkalimetallen zu einem Karbonat reagiert. Dieser in der Natur ablaufende Prozess findet über einen geologischen Zeitraum statt und besitzt daher eine äußerst langsame Reaktionskinetik. Das gegenständliche Forschungsprojekt beschäftigt sich mit der Beschleunigung des Karbonatisierungsvorgangs. Unter optimierten Druck- und Temperaturbedingungen wird die CO2-Aufnahmefähigkeit metalloxidhaltiger Mineralien untersucht. Dabei werden die Metalloxide (MO), vorwiegend Magnesium- oder Calciumoxid, wie in Reaktionsgleichung (1) dargestellt, in Kontakt mit Kohlenstoffdioxid gebracht und so ein Karbonat (MCO3) erzeugt. Die Karbonatisierung stellt eine exotherme Reaktion dar, weswegen bei der Entstehung des Karbonats zusätzlich Wärme freigesetzt wird.

MO + CO2 → MCO3 + Wärme    (1)

Gemeinsam mit unserem Projektpartner RHI Magnesita erforscht die Montanuniversität Leoben das Karbonatisierungspotential verschiedener Mineralien und Sekundärrohstoffe unter Verwendung einer direkten wässrigen Karbonatisierung. Hierbei wird eine Karbonatisierungsreaktion unter Zugabe von Wasser ermöglicht und die CO2-Aufnahme durch Anpassen diverser Parameter wie Temperatur, CO2-Partialdruck, Partikelgröße oder auch der Verwendung von Additiven beschleunigt. Bei dem verwendeten Laboraufbau handelt es sich um einen Batchprozess, bei dem zunächst Feststoff zusammen mit Wasser eingefüllt wird. Der Reaktor wird anschließend verschlossen, aufgeheizt und nach Erreichen der gewünschten Temperatur ein reiner CO2-Gasstrom eingeblasen. Unter diesen erhöhten Druck- und Temperaturbedingungen findet anschließend eine Karbonatisierungsreaktion statt. Das fertige Produkt wird nach Abschluss des Versuchs entnommen und analysiert.

Karbonatisierung

 

Kontaktperson:
Florian Schinnerl

K1-MET 2.3 Karbonatisierung

Das K1-MET Projekt 2.3 konzentriert sich als Fortsetzung vorangegangener Karbonatisierungsprojekte auf die Steigerung der Effizienz der direkten, wässrigen Karbonatisierung durch die Nutzung abrasiver Effekte. Während der Karbonatisierungsreaktion kommt es zur Bildung einer Produktschicht auf der Partikeloberfläche des eingesetzten Materials. Diese Schicht reduziert die reaktive Oberfläche und erschwert die weitere Reaktion der Alkali- und Erdalkalimetalle im Partikelkern mit dem gelösten CO2 im Wasser. Durch die Kombination von Karbonatisierung und Mahlprozess in einem Apparat wird die kontinuierliche Entfernung der Produktschicht vom Partikel ermöglicht, wodurch erhöhte Reaktionsausbeuten möglich sind. Unterstützung erfährt dieses Projekt dafür vom Lehrstuhl für Aufbereitung und Veredelung der Montanuniversität Leoben, welcher bereits im Besitz einer dafür geeigneten Reaktionsmühle ist.

Als Ausgangsmaterial dienen nicht nur natürliche Gesteine, sondern auch diverse industrielle mineralische Rückstände. Die Zusammenarbeit mit den Projektpartnern aus den Bereichen der Stahl-, Zement- und Feuerfestindustrie legt den Schwerpunkt auf Reststoffen, wie Aschen oder Schlacken aus diesen Branchen. Für diese Industrien erweist sich Karbonatisierung als besonders vielversprechender Ansatz, da sie sowohl feste Nebenprodukte als auch CO2-haltige Rauchgase generieren. Dadurch wird eine potenzielle Reduktion der Kohlendioxidemissionen durch Wiederverwertung eigener Abfallströme ermöglicht.

Das Hauptziel dieses Projektes besteht aus dem Entwurf, Bau und Betrieb einer Druckmühle im Pilotmaßstab, welche die Kombination von Karbonatisierung und kontinuierlichem Mahlprozess ermöglicht. Die Rolle des Lehrstuhls konzentriert sich auf die Evaluierung geeigneter Einsatzmaterialien sowie die Optimierung von Prozessparametern durch Laboruntersuchungen. Diese Erkenntnisse bilden die Grundlage für das Design einer geeigneten Reaktionsmühle und die Entwicklung eines möglichst effektiven und effizienten Prozesses zur CO2-Speicherung.

Carbo De

Projektlaufzeit: 01.08.2023 bis 30.06.2027

Projektpartner: K1-MET GmbH, RHI Magnesita GmbH, Cemtec Cement and Mining Technology GmbH, voestalpine Stahl GmbH, w&p Zement GmbH, Leube Zement GmbH, Lehrstuhl für Aufbereitung und Veredelung Montanuniversität Leoben

Kontaktperson:
Sarah Reiter

K1-MET 2.4 Methanisierung

ENERGIEEFFIZIENTER CARBON CAPTURE & UTILISATION PROZESS

Im Rahmen des Projekts 2.4 wird ein geschlossener Kohlenstoffkreislauf mit Technologien zur Erfassung und Nutzung von Kohlenstoff in industrieller Umgebung demonstriert, ebenso wie die Sektorverknüpfung energieintensiver produzierender Branchen (Feuerfest, Stahl- und Chemieindustrie). Das Projekt wird die CO2-Emissionen durch die Entwicklung und Anwendung innovativer katalytischer (Methanisierung) und bioelektrochemischer (Kohlenwasserstoffe) CO2-Umwandlungstechnologien reduzieren. In einem Stahlwerk, in der Feuerfest- oder Chemieindustrie kann synthetisches Methan entweder als Energieträger oder als Reaktant dienen. Auf diese Weise kann ein geschlossener Kohlenstoffkreislauf die CO2-Emissionen verringern und den Bedarf an fossilen Rohstoffen wie Kohle oder Erdgas reduzieren.

Projektlaufzeit: 01.02.2023 bis 31.12.2025

Projektpartner: K1-MET GmbH, Andritz AG, Borealis Agrolinz Melamine GmbH, Christof Industries Austria GmbH, Ceram Austria GmbH, RHI Magnesita GmbH, voestalpine Stahl GmbH, voestalpine Stahl Donawitz GmbH

Z-T-G Kohlenstoffmanagement

Kohlenstoffmanagement in einer Kreislaufwirtschaft: Potenziale und Zukunftspfade für die Steiermark

Projekt Eckdaten

Laufzeit:

Oktober 2023 - März 2025

Projektpartner:

 

Ztg

 

Ziel des Projektes ist es, die international und in Österreich bereits verfolgten Entwicklungsoptionen für Kohlenstoffmanagement gesamthaft darzustellen und deren wichtigste Stakeholder:innen entlang der Wertschöpfungskette zu verorten, mit besonderem Fokus auf in der Steiermark angesiedelte. Die Bedeutung dieser Entwicklungsoptionen für den Themenbereich des Kohlenstoffmanagements und seiner effektiven Regulierung soll dabei herausgearbeitet werden. Das Projekt verfolgt dafür folgende Forschungsfragen:

- Welche technischen und naturbasierten Ansätze des Kohlenstoffmanagements sind für die Steiermark heute und in Zukunft relevant?

- Welche Potenziale der relevanten Ansätze des Kohlenstoffmanagements gibt es in der Steiermark?

- Welche Zukunftspfade für das Kohlentstoffmanagement vor dem Hintergrund der Kreislaufwirtschaft können abgeleitet werden?

- Welche Akteur:innen und institutionelle Strukturen (lokale und nationale politische Akteure, Unternehmen, Forschungseinrichtungen, Regulierungen etc.) spielen eine zentrale Rolle in der Realisierung zukünftiger Pfade für das Kohlenstoffmanagement?

- Welche Handlungsempfehlungen können für das Kohlenstoffmanagement in der Steiermark abgeleitet werden?

Um die Entwicklungsoptionen für ein Kohlenstoffmanagement in der Steiermark darzustellen wird ein Participatory Systems Mapping Ansatz mit einer Cross-Impact Analyse kombiniert, um so Innovationssysteme für das Kohlenstoffmanagement darzustellen, mögliche soziotechnische Kippelemente zu identifizieren und Zukunftspfade abzuleiten.

Das Projekt Z-T-G Kohlenstoffmanagement wird von einem interdisziplinären Konsortium getragen, das an der Universität Graz (Wegener Center für Klima und Globalen Wandel, Institut für Umweltsystemwissenschaften), an der Technischen Universität Graz (Science, Technology, and Society Unit) und der Montanuniversität Leoben (VTiU) verankert ist.

C2PAT - Carbon to Product Austria

Die Motivation für die Durchführung des Projekts „Carbon to Product Austria (C2PAT)“ sind die strengen nationalen und europäischen Klimaziele für die Jahre 2030 und 2040. Unternehmen mit einem hohen CO2-Fußabdruck müssen ihre Emissionen durch Modifikationen an den bestehenden Prozessen und Energieträger vermeiden oder durch innovative neue Verfahren entsprechend minimieren. Das „C2PAT“-Projekt ist eine Industriesektoren übergreifende Partnerschaft aus namhaften österreichischen, international tätigen Großunternehmen: Lafarge Zementwerke GmbH, Verbund AG, OMV AG und Borealis AG.

Prozessbedingt enthalten Zementwerkabgase einen sehr hohen Anteil an CO2. Etwa ein Drittel des emittierten Kohlenstoffdioxids entsteht durch die Verfeuerung der Brennstoffe um die erforderlich hohe Brenntemperatur von 1,450°C im Drehrohrofen für den Klinkerherstellungsprozess zu erreichen. Im Kalzinierungsprozess werden die weiteren zwei Drittel CO2 prozessbedingt freigesetzt. Der eingesetzte Brennstoffmix besteht zu mehr als 90% aus Ersatzbrennstoffen, wie Kunststoffe, Reifenflusen, Werkstättenabfälle, uvm.

C2 Pat

 

Das Projekt „C2PAT“ ist dahingehend ausgerichtet, dass diese prozessbedingten, unvermeidbaren Kohlenstoffdioxidemissionen aus einem Zementwerk als Rohstoff für die Produktion erneuerbarer Kunststoffe verwendet werden sollen. Durch den Bau einer PtL-Pilotanlage am Lafarge-Standort Mannersdorf am Leithagebirge soll CO2 aus dem Zementwerkabgas abgeschieden und mithilfe des Reaktionspartners grüner Wasserstoff zu Kohlenwasserstoffen reagieren. In einem darauffolgenden Prozess wird das Zwischenprodukt durch weitere katalytische Umwandlung in das Endprodukt Kunststoff (Polymer) überführt. Neben der CO2-Nutzung ist dieses Projekt ein Paradebeispiel für die Kreislaufwirtschaft, da aus verfeuerten Kunststoffen über die Abscheidung und Verwendung von CO2 im Zementwerkabgas wieder das Produkt Kunststoff zurückgewonnen wird.

Im Bereich des Zementwerks Mannersdorf am Leithagebirge wird eine Power-to-liquid Pilotanlage geplant, in der etwa 10,000 Tonnen CO2 pro Jahr aus dem Zementwerkabgas verarbeitet werden können. Diese Anlage dient als Vorprojekt zur Erprobung der PtL-Technologie an der Schnittstelle zwischen Zementindustrie, Netzanbindung mit erneuerbarem Strom und Elektrolyse, chemischer Konversion sowie der Zusammenarbeit von einem derart großen Industriekonsortium. Diese Untersuchungen bereiten eine geplante Großanlage vor, die eine Jahreskapazität von 700,000 Tonnen CO2 erreichen soll.

Das Projekt wurde 2023 erfolgreich abgeschlossen.

Weiterführende Informationen: C2PAT

Renewable Gasfield

Projekt Eckdaten

Laufzeit:

Dezember 2018 - Mai 2023

Projektpartner:

 

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Das Projekt Renewable Gasfield umfasst eine ganzheitliche Strategie der regionalen Nutzung und langfristigeren Speicherung von erneuerbaren, grünem (Überschuss-)Strom aus fluktuierenden Energiequellen (Photovoltaik oder Wind). Dieser soll in synthetische Energieträger wie Wasserstoff oder Methan umgewandelt werden, sodass eine bedarfsabhängige, lokale Nutzung und Einspeisung ins Netz gewährleistet werden kann. („Power-to-Gas“)

Im Rahmen der Klimaziele 2030 für Österreich sollen 100% des Energiebedarfes für die Stromproduktion aus erneuerbaren Energieträgern kommen. Dazu zählen neben Windkraft- und Photovoltaikanlagen auch Biomasse-, Wasser- und Geothermiekraftwerke.

In der Region Südsteiermark soll grüner Strom aus einer Photovoltaikanlage mit 1 MW installierter elektrischer Leistung für den Betrieb einer PEM Elektrolyse genutzt werden. Aus einer bereits vorhandenen Biogasanlage wird das im Biogas enthaltene CO2 mit dem produzierten Wasserstoff in einer katalytischen Methanisierungsanlage in Methan umgewandelt. Dieses synthetisch erzeugte Erdgas kann am gewählten Projektstandort ohne eine sonst notwendige und aufwendige CO2-Abtrennung in das bestehende Netz eingespeist werden. Die Einspeisung von Methan ins Erdgasnetz, die Bereitstellung von Wasserstoff über eine Trailerabfüllung und eine 350 bar Wasserstofftankstelle stellen den Sektoren Industrie, Haushalt und Mobilität grüne Energieträger in Abhängigkeit der lokalen Gegebenheiten und Bedürfnisse zur Verfügung.

Das Projekt wurde 2023 erfolgreich abgeschlossen.

Kontaktperson:
Katrin Salbrechter

HydroMetha

Projekt Eckdaten

Laufzeit:

Jänner 2018 - Dezember 2021

Förderung:

Dieses Projekt wird aus Mitteln des Klima- und Energiefonds gefördert und im Rahmen des Energieforschungsprogramms 2016 durchgeführt.

Projektpartner:

 

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Development of a stationary electricity storage system via high temperature co-electrolysis and catalytic methanation

Konventionelle Power-to-Gas-Systeme (Speicherung von überschüssigem Strom in CO2-neutralen Gasen) arbeiten mit Elektrolyse von Wasser und gegebenenfalls mit anschließender Methanisierung. Mit dem Flaggschiff-Projekt HYDROMETHA wird ein neuartiges, vollständig integriertes System der CO2 + H2O Hochtemperatur-Co-Elektrolyse (Co-SOEC) und der katalytischen Methanisierung entwickelt. Die Zusammenschaltung dieser Prozesse sowie die Komponenten- und Betriebsoptimierung ermöglichen eine signifikante Erhöhung der Umwandlungswirkungsgrade über 80%el. Durch Systemvereinfachungen, erhöhte Lebensdauer und Langlebigkeit sowie Optimierungen der Prozesskette werden wesentliche Kostensenkungen und damit erhöhte Marktpotenziale erwartet. Darüber hinaus werden operative Strategien entwickelt, die auf realen Energiemarktanforderungen ausgerichtet sind, einschließlich Teillast-, Stand-by- und Load-Follow-Betrieb, und das Kernsystem der Hochtemperatur-Co-Elektrolyse mit gekoppelter Methanisierung wird aufgebaut, charakterisiert und getestet in Form eines 10kWel Funktionsträgers. Durch die Beteiligung von fünf renommierten industriellen LOI-Partnern kann eine stark marktorientierte Entwicklung in einem sehr frühen Forschungsstand erreicht werden.

Das Projekt wurde 2023 erfolgreich abgeschlossen.

Kontaktperson:
Andreas Krammer

i3upgrade – intelligent, integrated, industries

Projekt Eckdaten

Laufzeit:

Juni 2018 - Mai 2022

Projektverwaltung:

Europäische Kommission

Förderung:

Research Fund for Coal and Steel (RFCS) (Grant Agreement Nr. 800659)

Projektpartner:

 

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Ziel von i3upgrade ist die Aufwertung von kohlenstoffhaltigen Kuppelgasen mit der Hilfe von wasserstoffintensivierten Synthesen sowie innovativen Prozessregelsystemen. Spezieller Fokus liegt hierbei auf der katalytischen Methanisierung von Prozessgasen, die im integrierten Hüttenwerk unter dynamischen bzw. transienten Betriebsbedingungen entstehen. Unter der Verwendung von Wasserstoff aus erneuerbaren Energien wird synthetisches Methan hergestellt, um den werksinternen Bedarf an Erdgas zu decken, sowie letztendlich den CO2 Ausstoß zu reduzieren.

Im Zuge des EU-geförderten Projektes, forscht der Lehrstuhl für Verfahrenstechnik an den Auswirkungen von sich ständig verändernden Zuständen (z.B.: Druck, Gaszusammensetzung, Volumenstrom, verfügbarer Wasserstoff) auf die Synthesereaktion sowie den verwendeten Katalysator. Hierfür wird am Lehrstuhl ein nickelbeschichteter Wabenkatalysator auf Cordierit-Basis hergestellt und mit Hilfe der Methanisierungsanlage im Technikumsmaßstab auf seine Performance unter dynamischen Bedingungen getestet, bzw. mit einem kommerziell verfügbaren Schüttkatalysator vergleichen.

Das Projekt wurde Ende Mai 2022 erfolgreich abgeschlossen.

Weiterführende Informationen: www.i3upgrade.eu

Innovation Flüssige Energie

Im Projekt „Innovation Flüssige Energie“ (IFE) wird eine Anlage zur hocheffizienten Erzeugung von CO2-neutralen synthetischen Kraftstoffen konzeptioniert und Teilsysteme entwickelt. Es wird eine Festoxid-Co-Elektrolysezelle (Co-SOEC) mit einer effizienten CO2-Gewinnung und einem Fischer-Tropsch (FT) Prozess kombiniert. Die Anlage erzeugt aus Wasser und CO2 synthetischen Diesel, Naphtha und Wachse. Die SOEC wird als Co-Elektrolyse betrieben und erzeugt dadurch in einem Verfahrensschritt Wasserstoff und Kohlenmonoxid. Damit und mit der wärmetechnischen Kopplung der Co-SOEC und dem FT-Prozess kann ein wesentlich höherer Wirkungsgrad als mit alkalischen und PEM Niedertemperatur-Elektrolyseuren sowie nachgeschalteten FT-Prozessen erreicht werden.

Die Anlage wird für eine maximale elektrische Eingangsleistung von 1 MW dimensioniert, wodurch die Produktion von etwa 500.000 Liter synthetischem Kraftstoff pro Jahr ermöglicht werden soll. Sie soll des Weiteren in einem breiten Lastereicht arbeiten können, da bei Betrieb mit regenerativ erzeugtem Strom (z.B. Strom, Wind, Wasserkraft) die verfügbare elektrische Eingangsleistung stark schwanken kann. Die zu entwickelnde Technologie soll nach einer anschließenden Industrialisierungsphase in Österreich produziert und in das österreichische Energiesystem integriert werden.

Für die Arbeitsgruppe des VTiU liegt in diesem Projekt der Forschungsschwerpunkt auf der Bewertung und Auswahl der verfügbaren CO2-Gewinnungstechnologien sowie auf der Erstellung eines Prozesskonzeptes für die Aufbereitung der FT-Produkte.

Das Projekt wurde 2023 erfolgreich abgeschlossen.

Weiterführende Informationen: iwo-austria.at/innovation-fluessige-energie

 

Ife

 

Renewable Steel Gases

Projekt Eckdaten

Laufzeit:

März 2017- Februar 2020 (abgeschlossen)

Förderung:

Dieses Projekt wird aus Mitteln des Klima- und Energiefonds gefördert und im Rahmen des Energieforschungsprogramms 2016 durchgeführt.

Projektpartner:

 

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Einbindung erneuerbarer Energie in die Stahlproduktion zur Energieeffizienzsteigerung und Reduktion der CO2-Emissionen

In einem integrierten Hüttenwerk fallen energiereiche, CO-, CO2- und H2-hältige Gase, aus unterschiedlichen Prozessen an, die nach dem Stand der Technik energetisch verwertet werden. Im Rahmen dieses Projektes sollen gesamte Prozessketten zur Nutzung dieser Kuppelgase entwickelt und experimentell untersucht werden. Mittels einer Wasserelektrolyse werden erneuerbarer Strom und Biomasse in einer Zweibettwirbelschichtvergasung zur H2-Erzeugung verwendet, um ein Kuppelgasgemisch katalytisch zu methanisieren. Dabei findet eine synergetische Einbindung (z.B. O2-Nutzung) der Power-to-Gas-Technologie und der Biomassevergasung in das Umfeld eines integrierten Hüttenwerkes statt.

Hauptziele dabei sind, eine wesentliche Reduktion der CO2-Emissionen, die Steigerung der Energieeffizienz in der Produktion, die Einbindung erneuerbarer Energien und die chemische Speicherung von Überschussenergie, die innerhalb und außerhalb des Hüttenwerkes verwendet werden kann. 

Das Projekt wurde Ende 2021 erfolgreich abgeschlossen.

 

Tri-Reforming

Das Tri-Reforming Projekt zielt darauf ab energie- und kohlenstoffreiche Abgasströme aus der Petrochemie, Stahlherstellung oder Feuerfestindustrie in den Reforming Prozess zu integrieren um damit ein Synthesegas herzustellen zu können. Auf Grund der Komplexität der bestehenden Industrieprozesse existiert eine große Menge an CO2 Quellen die für eine katalytische Reformierung in Frage kommen. Am Beispiel der Stahlherstellung lässt sich zeigen, dass die größten Mengen an CO2 (65%) im Gichtgas anfallen, gefolgt vom Kokereigas mit 27% und dem Abgas aus der Sinteranlage mit 6%. Für den Anwendungsfall einer Erdölraffinerie, sind die Schmelzöfen und Kessel mit 65% die Hauptemitter von CO2. Die katalytischen Cracker und Vergaser stehen hier mit 16% an zweiter Stelle. In die Feuerfestindustrie fallen 70% aller Emissionen bereits bei der Verarbeitung der Rohmaterialen an. Die thermische Energie, die im Herstellungsprozess selbst anfällt, ist für weniger als 20% verantwortlich.

Beim Ansatz des „Tri-Reformings“ soll durch Zugabe von Methan in die jeweiligen Abgase eine katalytische Umsetzung von CO2 zu einem Synthesegasgemisch erreicht werden, ohne dass CO2 vorher kostspielig abgeschieden werden muss. Es finden somit in einer Reaktoreinheit alle drei Reforming-Prozesse (Steam Reforming, CO2 Reforming, partielle Oxydation von Methan) statt. Das erzielte H2/CO Verhältnis des produzierten Syngases steht hier neben der Lebensdauer- und Performanceoptimierung des Prozesses im Fokus der Forschungsarbeiten. Für die Untersuchung dieses Prozesses wird im Technikum des Lehrstuhls eine Reforming-Anlage im Zuge des Forschungsprojekts errichtet und in Betrieb genommen.

Das Projekt wurde 2023 erfolgreich abgeschlossen.

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Kontaktperson:
Markus Lehner

 

ReOil - Kunststoffabfall innovativ rezyklieren

In der EU fallen jährlich über 25 Millionen Tonnen Kunststoffabfälle an, wovon mit rund 40 % kurzlebige Verpackungen den Hauptanteil darstellen. Um fossile Ressourcen zu schützen und die geforderten Verwertungsquoten zu erreichen, ermöglicht das ReOil-Verfahren eine attraktive Option zum rohstoffliche Recycling von Kunststoffabfällen mittels Pyrolyse. Dabei können auch verunreinigte, gemischte Fraktionen wiederverwerten werden, die für ein mechanisches Recycling durch Regranulation nicht oder nur unter großem Sortieraufwand zugänglich sind. Bei diesem innovativen Ansatz werden Polymere unter Luftabschluss auf Temperaturen über 400 °C erhitzt, wodurch die Kohlenwasserstoffketten in kürzere Fragmente gebrochen werden (thermisches Cracken). Das entstehende Produkt weist ein breites Kettenlängenspektrum auf, eignet sich aufgrund der chemischen Zusammensetzung als Rohölsubstitut und kann in bestehender Raffinerieinfrastruktur zu petrochemischen Produkten, Ausgangsstoffen für die Kunststoffherstellung und Treibstoffen veredelt werden.

Der Lehrstuhl für Verfahrenstechnik des industriellen Umweltschutzes übernimmt im FFG-geförderten Kooperationsprojekt dabei die wissenschaftliche Begleitung zur Weiterentwicklung, Optimierung und Maßstabsvergrößerung des Kunststoffpyrolyse-Verfahrens. Dabei werden Fragestellungen zu potentiellen Einsatzströmen, den Einflussfaktoren auf das Betriebs- und Produktverhalten, zum Reaktionsmechanismus sowie der Kinetik untersucht. Neben experimentellen Untersuchungen im Labor- und Pilotmaßstab kommen hierfür Methoden der Modellierung und Simulation zum Einsatz.

Weitere Informationen sind unter anderem zu finden in:

Schubert, T., Lechleitner, A., Lehner, M., & Hofer, W. (2019). 4-Lump kinetic model of the co-pyrolysis of LDPE and a heavy petroleum fraction. Fuel, 116597. doi: 10.1016/j.fuel.2019.116597

Schubert, T., Lehner, M., Karner, T., Hofer, W., & Lechleitner, A. (2019). Influence of reaction pressure on co-pyrolysis of LDPE and a heavy petroleum fraction. Fuel Processing Technology, 193, 204-211. doi: 10.1016/j.fuproc.2019.05.016

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Kontaktperson:
Markus Lehner

 

Öffnungszeiten

Mo-Do 08:00-15:00
        Fr 08:00-12:00