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Treiber der Luftfahrt
Drivers of aviation
Perspektiven für eine
umfangreiche Versorgung
mit „solaren“ Kraftstoffen
Perspectives for a
large­scale supply with
“solar” fuels
Solare Kraftstoffe versprechen durch effiziente Umwandlung von
Sonnenenergie eine beinahe unbegrenzte Kraftstoffversorgung.
Das Bauhaus Luftfahrt untersucht daher verschiedene solare
Kraftstoffpfade mit besonderem Schwerpunkt auf solar­thermochemischem
Kerosin.
Das Hauptargument für solare Kraftstoffe ist ihr enormes Ressourcenpotenzial.
Die Analyse des Bauhaus Luftfahrt bestätigte,
dass ein kleiner Anteil der weltweiten Wüstenfläche für die Versorgung
der Luftfahrt ausreichen würde. Für den solar­thermochemischen
Pfad ergibt sich ein moderater Wasserbedarf für Kraftstoffsynthese
und Reinigung des Spiegelfelds. Selbst wenn entsalztes
Meerwasser per Pipeline bezogen wird, bleibt der Einfluss auf das
Energie­ und Kostenbudget geringfügig. Deutlich aufwändiger ist
die Versorgung mit Kohlendioxid (CO 2
) zur Erzeugung „drop­in“­fähiger
Kohlenwasserstoffe. In den benötigten Mengen steht CO 2
nicht als Abfallprodukt zur Verfügung. Pilotanlagen zur CO 2
­Extraktion
aus der Luft deuten auf einen signifikanten Energie­ und Kostenaufwand
hin, der aber kein Ausschlusskriterium darstellt.
Eine Wirtschaftlichkeitsanalyse identifizierte den solaren
Um wandlungswirkungsgrad sowie die Kosten einer nachhaltigen
CO 2
­Versorgung als Schlüsselfaktoren im Wettbewerb mit fossilen
und Biomasse­basierten Kraftstoffen. Um die erwarteten Investitionskosten
für das Spiegelfeld zu amortisieren, leitet das Bauhaus
Luftfahrt für den Umwandlungswirkungsgrad einen Zielwert von
etwas mehr als zehn Prozent ab, der aus thermodynamischer Sicht
mit solar­thermochemischen Prozessen erreichbar erscheint.
Solar fuels promise a virtually unlimited fuel supply enabled by efficient
conversion of sunlight. Bauhaus Luftfahrt investigates several
solar fuel options with a research focus on solar­thermochemical
kerosene.
The principal argument for solar fuels is the abundance of
the solar resource. Bauhaus Luftfahrt’s assessment confirmed that
a small fraction of the world’s desert area would be sufficient to
satisfy any reasonable aviation fuel demand. An analysis specific
to the solar­thermochemical fuel path reveals a manageable water
demand for fuel synthesis and cleaning of the mirror field; the
contribution to the energy and cost budget is insignificant even in
case of seawater desalination and subsequent pipeline transport.
More challenging is the supply with volume quantities of carbon
dioxide (CO 2
), which is required if sunlight is to be converted into
drop­in­capable hydrocarbon fuel. At large scale it seems implausible
to utilise waste CO 2
. Early demonstrations of carbon capture
from air indicate that future energy and cost penalties will be significant,
but not prohibitively large.
An economic analysis showed that high sunlight­to­fuel conversion
efficiency and the availability of sustainable CO 2
at mo d­
erate cost are key requirements to achieve competitive pricing in
comparison to fossil or biomass­based fuels. From its current cost
model Bauhaus Luftfahrt derives that conversion efficiencies
slight ly beyond ten per cent will be required to amortise the expect
ed cost of the mirror field, which is well within thermodynamic
limits for solar­thermochemical cycles.
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Bauhaus Luftfahrt Neue Wege.