Power-to-X – Auf dem Weg von einer Vision zur industriellen Umsetzung
Um katastrophale Schäden und weltweites Leid zu verhindern, darüber sind sich die meisten Menschen heutzutage einig, muss die Menschheit ihre Treibhausgasemissionen schnell und stark reduzieren, damit die globale Erwärmung auf unter 2°C, besser 1.5°C begrenzt werden kann. Viele Länder haben sich inzwischen das Ziel gesetzt, ihre Treibhausgasemissionen auf Null zu reduzieren, und es wurden Strategien ausgearbeitet, wie dies erreicht werden kann, die nun in zunehmendem Maße umgesetzt werden. Die Kosten für die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien, insbesondere aus Wind- und Sonnenenergie, sinken weiter, und die CO₂-Besteuerung wird aller Voraussicht nach ansteigen. Die Abscheidung und Sequestrierung von Kohlendioxid (CCS) ist in vielen Ländern aus verschiedenen Gründen nicht sehr populär.
Infolgedessen findet der auf den ersten Blick „ungewöhnlich“ erscheinende Ansatz, die Verbrennungsprodukte CO₂ und H₂O mit Hilfe von elektrischer Energie in chemische Energieträger umzuwandeln, immer mehr Beachtung. Der Vortrag stellt die wesentlichen Konzepte vor, die unter dem Oberbegriff "Power-to-X" zusammengefasst werden. Vor dem genannten Hintergrund wird die Motivation für Power-to-X herausgearbeitet und der Stand der Forschung und Technologieentwicklung beschrieben. Ferner wird ein Überblick über die Akteure und Industrieprojekte aus Sicht des Autors gegeben. Technische, ökonomische und ökologische Aspekte im Zusammenhang mit der Standortwahl von Power-to-X-Anlagen werden erörtert und die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten im Bereich Power-to-X am Institut für Mikroverfahrenstechnik werden in diesen Kontext gestellt.
Prof. Dr. Roland Dittmeyer
Prof. Dr.-Ing. habil. Roland Dittmeyer hat 1989 einen Diplomabschluss im Chemieingenieurwesen an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg erworben und wurde dort an der Technischen Fakultät 1994 in der chemischen Reaktionstechnik mit Auszeichnung promoviert. Im Jahr 2001 habilitierte er sich ebenfalls dort für das Fachgebiet Technische Chemie und wurde 2002 zum Privatdozenten und 2006 zum außerplanmäßigen Professor ernannt. Seit 2009 ist er Professor und Direktor des Instituts für Mikroverfahrenstechnik am Karlsruher Institut für Technologie. Zuvor war er 11 Jahre bei der DECHEMA Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V. in Frankfurt am Main tätig, wo er am Karl-Winnacker-Institut die Leitung der Arbeitsgruppe Technische Chemie innehatte und seit 2008 auch Mitglied des Institutsdirektoriums war.
Seine aktuelle Forschung betrifft im Schwerpunkt die Synthese chemischer Energieträger aus ubiquitären Stoffen wie Wasser, Kohlendioxid und Stickstoff und erneuerbarer elektrischer Energie oder Solarstrahlung (Power-to-X, e-Fuels/e-Chemicals, Solar Fuels), wobei Technologien, die sich auch für dezentrale Anwendungen eignen, im Mittelpunkt stehen. Die Themen reichen von der Synthese von Katalysatoren und deren Applikation in mikrostrukturierte Reaktoren über das Design und die Fertigung kompakter mikroverfahrenstechnischer Apparate, u.a. unter Nutzung des 3D-Drucks, bis hin zur Prozesssynthese und -analyse. Darüber hinaus steht die Prozessintensivierung chemischer und biochemischer Verfahren durch mikroverfahrenstechnische Ansätze im Fokus. Er ist Autor von mehr als 155 referierten wissenschaftlichen Veröffentlichungen und hält 11 Patente. Er gehört dem Lenkungskreis des KIT-Zentrums Energie an, leitet das Forschungsinfrastrukturprojekt „Energy Lab 2.0“ der Helmholtz Gemeinschaft und ist Mitglied des Lenkungskreises des nationalen Kopernikus-Verbundprojekts “Power-to-X” sowie Vorsitzender der ProcessNet-Fachgruppe Mikroverfahrenstechnik. Weiterhin ist er stellvertretender Sprecher für Chemische Energiespeicherung im EERA Joint Program Energiespeicherung.
Video zum Kopernikus-Projekt P2X
Im Kopernikus-Projekt P2X wird erforscht, wie man Kohlendioxid sinnvoll nutzen kann. Mit Strom aus erneuerbaren Energien werden die Wissenschaftler CO₂ mit anderen chemischen Elementen verbinden und so die Energie, die darin steckt, umwandeln. Welche Power-to-X-Lösung die beste ist, erörtern die Forscher zusammen mit Umwelt- und Klimaschützern.
Prof. Dr. Roland Dittmeyer