PtX-Potenziale im neuen IEE-Atlas

Auf synthetischen, mit grünem Wasserstoff hergestellten Brenn- und Kraftstoffen ruhen große Hoffnungen. Sie sollen fossile Energien in Industrie, Verkehr und anderen Bereichen ersetzen: Power-to-X gilt als Schlüsseltechnologie. Doch wo könnten die CO2-neutralen Brenn- und Kraftstoffe zu welchen Kosten in welcher Menge auf nachhaltige Weise produziert werden – und welche Kosten verursacht deren Export? Das stellt jetzt der erste globale PtX-Atlas des Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik (IEE) im Detail dar.

Die Bewertung der technischen und ökonomischen Potenziale basiert auf umfangreichen Analysen beispielsweise der Flächenverfügbarkeit und der Wetterbedingungen. Auch Faktoren wie die lokale Wasserverfügbarkeit, Naturschutz, Investitionssicherheit oder Transportkosten sind berücksichtigt. In ihrer Untersuchung konzentrierten sich die Expert:innen auf die Standorte außerhalb des europäischen Wirtschaftsraums. Der PtX-Atlas ist im Rahmen des vom Bundesumweltministerium geförderten Projekts „DeVKopSys“ entstanden. Ziel des Projekts ist es, mit den klimapolitischen Zielen der Bundesregierung verträgliche Entwicklungspfade im Verkehrssektor in Rückkopplung mit anderen Sektoren des Energiesystems wissenschaftlich zu untersuchen.

Die Forscher:innen kommen zu dem Ergebnis, dass sich außerhalb Europas langfristig insgesamt etwa 109.000 TWh flüssiger grüner Wasserstoff beziehungsweise 87.000 TWh synthetische Kraft- und Brennstoffe (Power-to-Liquids, kurz PtL) herstellen ließen. Bei Berücksichtigung infrastruktureller Faktoren liegt das umsetzbare Potenzial aber immer noch bei 69.100 TWh Wasserstoff bzw. 57.000 TWh PtL. Prognosen zufolge würden für die globale Luftfahrt bis 2050 insgesamt mindestens 6.700 TWh, für den weltweiten Schiffsverkehr 4.500 TWh PtL benötigt.

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Nächster Stopp Zukunft

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat ein disruptives Fahrzeugkonzept vorgestellt, das frischen Wind in die urbane Mobilität und Logistik von morgen bringt. Unter dem Namen U-Shift kann das Vehikel, dessen erster Prototyp 2021 vorgestellt wurde, bedarfsgerecht als On-Demand-Shuttle, flexibles Verteilzentrum, Hightech-Rufbus oder mobiles Geschäft fungieren. Das Alleinstellungsmerkmal: Antriebseinheit und Aufbauten sind modular voneinander getrennt, wodurch ein hohes Maß an Einsatzflexibilität entsteht, da die günstig herstellbare Passagier- beziehungsweise Güterkapsel situativ nach Transportvolumen ausgewählt werden kann.

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Das U-förmige Driveboard bewegt sich vollständig autonom, sodass etwa die „Cargokapsel M4“ Platz für vier Europaletten bietet – auf einer Gesamtlänge von lediglich 5,6 m. Auf gleicher Länge finden sich in der „Personenkapsel ÖPNV“ sieben Sitz- und drei Stehplätze, der Einstieg ist dank einer integrierten Rampe barrierefrei. Derzeit fährt das Driveboard noch ferngesteuert, eine vollständige Automatisierung ist noch in Arbeit. Ziel ist es, das fortschrittliche „Managed Automated Driving“ (MAD) zu implementieren, das über eine abgesicherte Infrastruktur-Sensorik verfügt, durch eine Verkehrsleitzentrale verwaltet wird und die Straßeninfrastruktur optimal nutzt. Der geräuscharme Betrieb stellt die Weichen für eine tageszeitenunabhängige Nutzung. 2021 wurde U-Shift mit dem German Innovation Award ausgezeichnet.

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Feststoff reloaded

Forscherinnen und Forscher der University of California in San Diego haben einen neuen Batterietypen entwickelt, der sowohl einen Festkörperelektrolyten als auch eine Vollsiliziumanode verwendet. Die reine Silizium-Festkörperbatterie vereint somit zwei bisher in unterschiedlichen Anwendungen verbaute Materialien in einem einzigen Bauteil – mit gutem Ergebnis, wie die ersten Testrunden zeigten. Lebensdauer, Energiedichte und Sicherheit übertrafen die Erwartungen und attestieren der Neuentdeckung eine vielversprechende Zukunft in verschiedenen Sektoren, von der Netzspeicherung bis hin zur Elektromobilität. Die Neuheit liegt weniger im Silizium, sondern vielmehr in der bisher nicht alltagsfähigen Kombination aus festen Elektrolyten und Siliziumanoden, die in etwa die zehnfache Speicherkapazität von Graphit bieten. Das bisherige Problem: Siliziumanoden und flüssige Elektrolyten sind miteinander nicht kompatibel. Der Festelektrolyt jedoch weist in siliziumbasierten Batterien eine hohe Stabilität auf. Zusätzlich wurden alle Kohlenstoff- und Bindemittel aus der Anode entfernt, wodurch unerwünschte Nebenreaktionen durch Grenzflächenkontakte reduziert werden konnten. Das Ergebnis ist eine zukunftsfähige Festkörperbatterie, die nach Angaben der Forschenden die Marktnachfrage nach höherer volumetrischer Energie, niedrigeren Kosten und sichereren Batterien befriedigen kann. Während die Grundlagenarbeit fortgesetzt wird, steht auch die Kommerzialisierung in den Startlöchern.

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Digital & vernetzt

Der neuralgische Entwicklungsfaktor beim Ausbau der Elektromobilität ist die Netzabdeckung von Ladesäulen. Gerade bei interkommunalen Fahrten und in Anbetracht von möglicherweise belegten Ladepunkten stellt eine dichte Abdeckung mit Ladepunkten ein Qualitätsmerkmal dar, das als Argument zur Überwindung der Reichweitenangst von E-Mobilitäts-Skeptikern belastbare Überzeugungsmuster einbringt. Das TankE-Ladenetzwerk bündelt über 1.100 Ladepunkte öffentlicher Energieversorger in Deutschland und bietet damit eine flächendeckende Netzwerklösung im Streben um feinmaschige Abdeckung an Ladesäulen. Mit der TankE-Netzwerk-App können die gewünschten Ladepunkte ermittelt, reserviert und angesteuert und zudem die Abrechnung vollzogen werden. Alternativ steht den Kund:innen auch die Option des „punktuellen Aufladens“ ohne vorherige Registrierung offen.