Bauhaus Luftfahrt Jahrbuch 2017

BauhausLuftfahrt

34

alternative fuels

Wasser- und Landbedarf

solarthermochemischer

Kraftstoffe

Water footprint and land

requirements of solar

thermochemical fuels

Die Herstellung solarthermochemischer Kraftstoffe

beruht auf der Umwandlung von Kohlendioxid und

Wasser mithilfe konzentrierter Solarenergie. Durch

ihre Nutzung können die CO 2 -Emissionen um über

80 % gegenüber konventionellem Kerosin gesenkt

werden – bei prinzipiell unbegrenzter Verfügbarkeit.

Dabei bieten die effiziente Nutzung der Ressourcen

und die Herstellung an ariden Wüstenstandorten

Vorteile gegenüber anderen Kraftstoffoptionen.

Da jedoch an diesen Standorten Wasser ein knappes

und wertvolles Gut darstellt, ist ein schonender

Umgang damit essenziell.

Das Bauhaus Luftfahrt hat in den EU-geförderten

Projekten SOLAR-JET und SUN-to-LIQUID eine

detaillierte Analyse des Wasser- und Landverbrauchs

solarthermochemischer Kraftstoffe durchgeführt

und die Ergebnisse mit anderen Kraftstoffalternativen

verglichen. Die Analyse zeigt, dass

der direkte Wasserverbrauch der Kraftstoffproduktion

sehr niedrige Werte von 7,4 Litern pro Liter

Kerosin erreicht. Der indirekte Wasserverbrauch

ist mit 42,4 Litern pro Liter Kerosin deutlich höher

und geht hauptsächlich auf den Abbau des Reaktionsmediators

Ceroxid zurück. Doch selbst der

kombinierte Wasserverbrauch ist sehr gering, insbesondere

im Vergleich mit Biokraftstoffen. Der

fl ächenspezifische Ertrag von bis zu 33 500 Litern

pro Hektar ist geringer als bei Power-to-Liquid-

Prozessen (PtL), übertrifft jedoch die Erträge von

Biokraftstoffen deutlich. Durch die bevorzugte

Produktion an ariden Wüstenstandorten wird

zudem ein erhöhter Nutzungsdruck auf fruchtbare

Landflächen vermieden.

H 2 O

CO 2

Fuel

Schematische

Darstellung des solarthermochemischen

Kraftstoffpfades.

Wasser und Kohlendioxid

werden mithilfe

konzentrierten Sonnenlichts

in flüssige Kraftstoffe

umgewandelt.

Schematic representation

of the solar

thermochemical fuel

production pathway.

Water and carbon

dioxide are converted

into liquid fuels using

concentrated solar

energy.

These projects have received

funding from the European

Union’s 7th Framework

Programme for research,

technological development and

demonstration under grant

agreement No. 285098 and the

European Union’s Horizon 2020

research and innovation

programme under grant

agreement No. 654408.

The production of solar thermochemical fuels is

based on the conversion of carbon dioxide and

water using concentrated solar energy. Their

utilisation can reduce the life-cycle CO 2 emissions

by over 80 % compared to conventional jet fuel,

offering at the same time, in principle, an unlimited

production potential. The efficient use of

resources and the production in arid desert regions

imply advantages over other fuel production pathways.

However, as in these locations water is a

rare and valuable good, it is imperative to use it

sparingly.

In the EU-funded projects SOLAR-JET and

SUN-to-LIQUID, Bauhaus Luftfahrt has performed

a detailed analysis of the demand for water and

land associated with solar thermochemical fuel

production and compared the results with other

fuel production pathways. The study shows that

the direct water demand of fuel production

reaches very low values of 7.4 litres per litre of jet

fuel. The indirect water demand at 42.4 litres per

litre of jet fuel is significantly higher and can

mainly be ascribed to the provision of the reactive

material cerium oxide. However, even the combined

water requirements are very low, especially when

compared with those of biofuels. The area-specific

productivity of up to 33,500 litres per hectare and

year is lower than for Power-to-Liquid (PtL) processes,

but clearly higher than for biofuels. Furthermore,

the production in arid desert regions

avoids the competition for fertile land.

Falter, C.; Batteiger, V.; Sizmann, A. Climate Impact and Economic

Feasibility of Solar Thermochemical Jet Fuel Production. Environ.

Sci. Technol. 2016, 50 (1), 470–477; DOI 10.1021/acs.est.5b03515.

Falter, C.; Pitz-Paal, R. Water Footprint and Land Requirement of Solar

Thermochemical Jet-Fuel Production. Environ. Sci. Technol. 2017,

51 (21), 12938–12947; DOI 10.1021/acs.est.7b02633.

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