Bauhaus Luftfahrt Jahrbuch 2017

BauhausLuftfahrt

40 alternative fuels

CO 2 als Rohstoff für

die erneuerbare

Kraftstoffproduktion

CO 2 as feedstock

for the production of

renewable fuels

Solar- und Windenergie haben sich im Strom- und

Wärmesektor als konkurrenzfähige Technologien

durchgesetzt. Diese erneuerbaren Energiequellen

können durch chemische Konversion von Wasser

und CO 2 in synthetische Kraftstoffe auch für die

Luftfahrt erschlossen werden. In unseren Systemanalysen

1–3 entpuppt sich die CO 2 -Bereitstellung

als deutlich kostenintensiver als die Wasserversorgung

sowie als ein entscheidender Faktor für

die Klimabilanz.

Synthetische Kraftstoffe können nur dann

nachhaltig sein, wenn die bei der Verbrennung

entstehende Menge CO 2 zuvor der Atmosphäre

entzogen wurde. Im Umfeld der Sektorenkopplung

wird lebhaft debattiert, ob sich eine vorteilhafte

CO 2 -Bilanz auch dann ergibt, wenn man mit erneuerbarer

Energie einen Kraftstoff synthetisiert und

dabei fossiles CO 2 aus Kraftwerksabgasen recycelt.

Für strombasierte Kraftstoffe (PtL) lässt sich

einfach zeigen, dass der erneuerbare Stromeinsatz

die spezifische Stromerzeugung im Kraftwerk deutlich

übertrifft. Eine nachhaltige Kraftstoffproduktion

ist also bei der Nutzung dieser derzeit größten

CO 2 -Quelle nicht möglich.

Einige Kraftstoffprojekte können sich in der

Nähe von Biomethan- oder Bioethanolanlagen

ansiedeln, die schon heute zu den kostengünstigsten

CO 2 -Quellen zählen. Damit entfällt auch der

aufwendige Transport von CO 2 . Um jedoch den

gesamten Kraftstoffbedarf der Luftfahrt zu decken,

müsste CO 2 wohl aus der Luft abgeschieden werden.

Erste Pilotanlagen dafür existieren. Es ist aber

erheblicher Entwicklungsaufwand notwendig, um

die erforderlichen Produktionskapazitäten zu schaffen.

Langfristig schätzt das Bauhaus Luftfahrt den

Anteil der CO 2 -Bereitstellung aus der Luft an den

Kraftstoffkosten auf 20 bis 30 Cent pro Liter.

Die Herkunft des

umgesetzten

CO 2 spielt eine

entscheidende

Rolle für die

Nachhaltigkeit

synthetischer

Kraftstoffe.

The origin of the

CO 2 feedstock is a

crucial factor for

the sustainability

of synthetic fuels.

Solar and wind energy are competitive technology

options for the electricity and heating sector. The

conversion of water and CO 2 to synthetic fuels now

opens the opportunity to use these renewable

energy sources to power the aviation sector. Our

system analyses of renewable synthetic fuels 1–3

reveal that the provision of the feedstock CO 2 is

much more cost-intensive than the provision of

water. The CO 2 source is also a decisive parameter

for the sustainability of the fuel path.

Synthetic fuels can only be sustainable if the

emissions from their combustion are balanced by

prior carbon capture, thus preventing further accumulation

of atmospheric CO 2 . In the context of carbon

capture and utilisation, it is debated whether

a favourable CO 2 balance can also be achieved by

utilising flue gases from fossil power plants. In

case of Power-to-Liquid (PtL) fuels, it is easy to

show that the renewable electricity use significantly

exceeds specific electricity generation in the

power plant. The largest existing CO 2 source is

therefore not suitable for sustainable fuel production.

Some fuel projects may be located near biomethane

or bioethanol plants, which are already

among the most cost-effective sources of CO 2 . This

also eliminates the costly transport of CO 2 . However,

covering the entire aviation fuel demand with

synthetic fuels will probably require CO 2 extraction

from the atmosphere. First pilot plants for direct air

capture exist, but considerable development effort

is needed to establish the required production

capacities. In the long term, Bauhaus Luftfahrt

projects a cost contribution of 20 to 30 cents per

litre of fuel for direct CO 2 air capture.

1

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.

2

SUN to LIQUID public report: Technoeconomic and environmental

analysis of CO 2 provision from various sources; Bauhaus Luftfahrt:

Taufkirchen, Germany, 2018.

3

Schmidt, P.; Batteiger, V.; Roth, A.; Weindorf, W.; Raksha, T. Powerto-Liquids

as Renewable Fuel Option for Aviation: A Review. Chem. Ing.

Tech. 2018, 90 (1–2), 127–140; DOI 10.1002/cite.201700129.

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