Det ledande projektet "Methane from Renewable Sources in Mobile and Stationary Applications" (MethQuest) lanserades den 14 september, 2018 syftar till att utveckla miljöanpassade, prisvärd, och genomförbara tillvägagångssätt för en framgångsrik energiomställning. Projektet finansieras med 19 miljoner euro av förbundsministeriet för ekonomi och energi (BMWi). Ansvaret för gemensam projektkoordinering har tilldelats Rolls-Royce Power Systems och DVGW Research Center vid Engler-Bunte Institute of Karlsruhe Institute of Technology (KIT). KIT-forskare deltar i två av de sex gemensamma projekten.

Inom MethQuests ledande projekt, Teknologier ska utvecklas och analyseras som gör det möjligt att använda metanbaserade bränslen från förnybara energikällor i mobila och stationära applikationer och sedan lanseras på marknaden. Även om användningen av gas är utbredd, speciellt för uppvärmningsändamål, dess potential för passagerare, frakt, och sjötransporter har hittills knappast utvecklats.

"För en framgångsrik energiomställning, Det är absolut nödvändigt att energi- och transportsektorerna kopplas ihop och ses som en helhet. På samma gång, Metanbaserade bränslen som produceras med elkraft som genereras från förnybara energikällor (power-to-gas) kommer att vara en viktig faktor. De kommer att göra det möjligt att avsevärt minska utsläppen av växthusgaser, som kommer att bidra till att nå våra klimatskyddsmål. Ytterligare utveckling av teknologier för energieffektiv användning av dessa bränslen är en integrerad del av MethQuests ledande projekt, sa Norbert Brackmann, den federala regeringens samordnare för sjöfartsnäringen när projektet lanserades officiellt.

MethQuest har en sektoröverlappande strategi. "De sex gemensamma projekten kommer att driva innovation inom ett antal områden, från utvecklingen av nya lösningar för att producera gas från förnybara energikällor till nya motorkoncept för privatbilar, till stationära applikationer och fartygsdrifter, till utformningen av mikronät för både inlands- och sjöhamnar, " säger Dr Frank Graf, Chef för gasteknologiavdelningen vid DVGW Research Center vid KIT:s Engler-Bunte Institute. Tillsammans med Andreas Schell, VD för Rolls-Royce Power Systems, han accepterade den officiella finansieringsanmälan på uppdrag av de 27 partnerna från industri och forskning.

Projektet har ett totalt värde av 32 miljoner euro. Den totala finansieringen från förbundsministeriet för ekonomi och energi uppgår till 19 miljoner euro. Partnerna kommer att samarbeta i sex gemensamma projekt som sträcker sig från metanåtervinning till nya motorkoncept för fartyg, till kraftvärmeverk och bilar, till sektorkoppling med mikronätlösningar för både inlands- och sjöhamnar, till systemanalysbedömning.

KIT kommer att delta i två "MethQuest"-projekt:

Bland partnerna i det gemensamma projektet MethFuel som fokuserar på nya processteknologier för tillförsel av väte och koldioxid och för katalytisk metanering finns Chemical Technology Group vid Institutet för kemisk teknik och polymerkemi (ITCP) och Fuel Chemistry and Technology Group av Engler-Bunte Institute (EBI ceb) samt det KIT-associerade European Institute for Energy Research (EIfER). I deras gemensamma laboratorium ENERMAT (ENERgy MATerials), ITCP och EIfER ska studera hur komponenterna i kraft-till-gas-anläggningar drivs med kraft från förnybara energikällor klarar starkt fluktuerande kraftförsörjning. Särskild uppmärksamhet kommer att ägnas åt den optimala användningen av solida elektrolysceller under de mycket dynamiska förhållandena för kraft-till-gas-applikationer. Dessutom, EBI ceb kommer att studera trefasmetanering (3PM) som snabbt reagerar på effektfluktuationer. Detta möjliggör direkt koppling av metanering till väteproduktion utan mellanlagring och, därav, betydande minskning av investerings- och driftskostnader.

Combustion Technology Group vid Engler-Bunte Institute (EBI vbt) deltar i MethCar-projektet som täcker utvecklingen av nya gasmotorer för bilar. I en speciellt anpassad bilmotor, de speciella egenskaperna hos komprimerad metan som produceras från förnybara källor förväntas resultera i en mycket hög effektivitet. Dessutom, metanmotorer är förknippade med mycket mindre partikelutsläpp än diesel- och bensinmotorer. Dock, storleken på de producerade partiklarna är mindre än 100 nm i diameter. För att förhindra bildning av dessa partiklar under vissa driftsförhållanden, processer modelleras och beskrivs av EBI vbt. Detta kommer att bidra till att på ett tillförlitligt sätt utesluta partikelbildning i efterföljande MethCar-förbränningsprocessdesign och motorkalibrering.

De andra gemensamma projekten kommer att vara MethPower, MethMare, MethGrid, och MethSys. MethPower kommer att täcka nya motorkoncept för stationära applikationer. MethMare kommer att fokusera på två koncept för dynamiskt manövrerade höghastighetsgasmotorer för fartyg. MethGrid kommer att koncentrera sig på lösningar på produktionen, rutnät, och konsumtionssidor för design av mikronät för inlands- och sjöhamnar. MethSys kommer att täcka systemanalyser av kostnaderna, påverkan på klimatet, och genomförbarheten av den nya tekniken.

Bakgrund:Power-to-Gas-processer

I så kallade power-to-gas-processer som använder elektrisk kraft från förnybara energikällor, miljövänlig gas kan genereras och lagras enkelt för senare användning vid behov. Metan från power-to-gas-processer erbjuder många fördelar jämfört med andra power-to-X-alternativ, produktionsprocesser är mindre komplexa och når mycket högre effektivitetsnivåer. Detta har en positiv inverkan på produktionskostnaderna. Dessutom, fossil naturgas kan lätt och successivt ersättas med komprimerad eller flytande metan från förnybara energikällor. Befintliga gasnät och applikationer kan fortfarande användas utan dyra och tidskrävande modifieringar.

För det första, gasbaserad teknik är väl utvecklad och används i miljontals tillämpningar. För det andra, det finns en omfattande och högkapacitetsinfrastruktur av befintliga naturgasnät och lagringsanläggningar tillgänglig, med vilka fluktuationer i utbudet av förnybar energi kan kompenseras, stora mängder energi lagras, och energiförbrukningstoppar balanserade. Fordon som drivs med gaser från förnybara energikällor, som ett komplement till e-mobilitet, kan ge ett stort bidrag till energiomställningen.