Was sind Power-to-X- und E-Kraftstoffe?
Da sich mehr Unternehmen auf die Reduzierung ihres ökologischen Fußabdrucks konzentrieren, steigt auch das Interesse an alternativen Kraftstoffen, Power-to-X und E-Kraftstoffen weiter. Heutzutage werden viele Sorten von E-Kraftstoffen in Leistungserzeugung Anwendungen und darüber hinaus verwendet.
Beginnen wir mit den Grundlagen rund um die Nutzung von Power-to-X und E-Kraftstoffen.
Was ist Power-to-x?
"Power-to-x" bezieht sich auf eine Reihe von Techniken und Wegen, die es ermöglichen, erneuerbare elektrische Energie umzuwandeln, zu speichern und zu nutzen. Power-to-X ist insbesondere dann anwendbar, wenn ein Überschuss an erneuerbarem Strom aus Solar- oder Windressourcen erzeugt wird. Anstatt verschwendet zu werden – der spezifische Branchenbegriff dafür wird "beschnitten", wird der überschüssige Strom produktiv genutzt. Das "x" kann sich auf eine Vielzahl von Energiequellen oder -anwendungen beziehen. Power-to-Wasserstoff ist die Erzeugung von Wasserstoff mit erneuerbarem Strom. Power-to-Power bezieht sich auf die Speicherung von Strom in Batterien. Power-to-Heat besteht aus der Nutzung von Strom zum Heizen eines Heims oder eines Unternehmens, typischerweise gekoppelt mit einem Wärmespeicher. Die Bedeutung von Leistung zu Methan sollte leicht zu erraten sein.
Was sind E-Kraftstoffe?
E-Kraftstoffe sind Kraftstoffe, die mit erneuerbarem Strom synthetisiert werden und oft mit anorganischen Ausgangsstoffen. Sie sind das "x" der Leistung zu x, wenn "x" ein Kraftstoff ist. E-Kraftstoffe umfassen flüssige und gasförmige Kohlenwasserstoffe wie Methan und verschiedene benzinähnliche, dieselähnliche Kraftstoffe, Kraftstoffe wie Ethanol und Biodiesel sowie kohlenstofffreie Brennstoffe wie Wasserstoff und Ammoniak.
Warum brauchen wir E-Kraftstoffe und Power-to-X?
Das Power-to-X-System ermöglicht die Entkopplung Stromerzeugung und des Strombedarfs. Zu jedem Zeitpunkt muss die in einem Stromnetz erzeugte Gesamtstrommenge genau auf die gesamte von den Verbrauchern verbrauchte Strommenge abgestimmt sein. Mit anderen Worten: Erzeugung und Nachfrage sind in der Regel eng gekoppelt. Wenn die Erzeugung nicht mit der Nachfrage Schritt halten kann, z. B. wenn zu viele Kraftwerke gleichzeitig in Betrieb sind, kann das Stromnetz schnell schlecht werden. Gegenläufig gilt das gleiche, wenn die Erzeugung den Bedarf übertrifft. Wenn große Mengen variabler erneuerbarer Energie Ressourcen wie Wind und Sonne online sind, kann die erneuerbare Erzeugung die Nachfrage schnell übertreffen. Wenn dies eintritt, werden erneuerbare Ressourcen beschnitten, um einen Systemausbruch zu vermeiden.
In einigen Märkten kann der Spotpreis für Strom infolgedessen negativ werden, wenn die erneuerbare Erzeugung hoch ist. Das bedeutet, dass die Marktteilnehmer für die Nutzung von mehr Strom bezahlt werden.
Bei Power-to-X-Projekten werden überschüssige und außerhalb der Spitzenlast erneuerbare Energie genutzt, um etwas Nützliches zu produzieren. Es ist eine win-win-Situation, in der Power-to-X-Hersteller billigen, erneuerbaren CO2-freien Strom kaufen können, und Solar- und Windparks erhalten, um Strom zu verkaufen, der sonst ausgefallen wäre.
E-Kraftstoffe, die in einem Power-to-X-Projekt erzeugt werden, können Stunden, Wochen oder Monate später zur Stromerzeugung verwendet werden.
E-Wasserstoff zum Beispiel kann in einem Unternehmen verwendet werden, das mit einer Brennstoffzelle und Solarzellen ausgestattet ist, um abends und nachts Strom zu erzeugen. Unternehmen können dieses Setup nutzen, um die Nachfragekosten des Stromversorgers für Verbraucher mit einem hohen Spitzenbedarf zu senken.
Auf Netzebene kann E-Wasserstoff saisonal gespeichert werden. Die Stadt Los Angeles, Kalifornien (USA) zum Beispiel, fördert ein großes Energie-zu-Wasserstoff-zu-Strom-Projekt in Utah. Das Projekt wird Wasserstoff mit Strom aus nahegelegenen Wind- und Solarressourcen erzeugen. Während des Sommers wird der Wasserstoff unter Tage in einer Formation gespeichert. Während des Winters wird der Wasserstoff zur Stromerzeugung verwendet und dann über eine bestehende Hochspannungsleitung direkt nach Los Angeles transportiert.
Für Stromverbraucher ist E-Wasserstoff ein Weg, ihren Kohlenstoff-Fußabdruck über das hinaus zu reduzieren, was allein mit Solaranlagen und Windturbinen erreicht werden kann. Für Versorgungsunternehmen und Betreiber von Stromnetzen ist E-Wasserstoff besonders wichtig, da er eine der wenigen CO2-freien Möglichkeiten ist, intermittierende variable erneuerbare Energiequellen auszugleichen.
Die Vorteile der Nutzung von e-Kraftstoffen beschränken sich nicht nur auf die Anwendung zur Stromerzeugung. Sie können in Fahrzeugen und anderen industriellen Branchen von großem Vorteil eingesetzt werden. Gabelstapler, die mit E-Wasserstoff betrieben werden, sind eine E-Kraftstoff-Anwendung, die sich in der Logistikbranche durchgesetzt hat, und E-Wasserstoff-Gabelstapler prüfen mehrere Kästchen. Sie haben wenig Ausfallzeit. Sie erzeugen weder Dämpfe noch Abgase, und in einer geschlossenen Umgebung wie einem Lagerhaus ist diese Funktion wichtig. Und sie sind CO2-frei.
Neben E-Wasserstoff haben flüssige e-Kraftstoffe einen anderen Prozess, der produziert werden muss, was komplizierter ist. Diese flüssigen e-Kraftstoffe sind besonders nützlich für den Antrieb von Schwerlastanwendungen wie Meeres-, Schifffahrts-Anwendungen.
Für Anwendungen, bei denen Wasserstoff keine praktische Option ist, können mehrere alternative E-Kraftstoffe mit Wasserstoff erzeugt werden. Hier sind einige der wichtigsten:
Was ist E-Mail?
Bei Einem Produkt, das in der chemischen Industrie in großem Umfang zur Herstellung einer Vielzahl von Substanzen verwendet wird, handelt es sich um ein Produkt, das in großem Umfang eingesetzt wird. Oft wird Das Unternehmen auch als Holztreibstoff bezeichnet und wird seit langem in Spezialfahrzeugen wie RC-Flugzeugen, Dirt-Bikes und, ja, Monster-Trucks eingesetzt. Es wurden mehrere Prozesse entwickelt, um CO2, Wasserstoff und erneuerbaren Strom zu nutzen. Ihr Produkt ist ein sauberer, klimaneutraler Energietransporter. Das Interesse daran, Marinekraftstoff zu verwenden, wächst. Im Falle von E-Stickoxid könnten Schlepper, Fischerboote, Fähren und andere Schiffe, die speziell modifizierte Motoren verwenden, dabei unterstützt werden, die immer strengeren Vorschriften zur Begrenzung der NOx- und Schwefelemissionen in dicht besiedelten Küstengebieten zu erfüllen und im Falle von E-Booten auch ihren KOHLENSTOFF-Fußabdruck zu verringern.
Was ist E-Methan?
Methan, der Hauptbestandteile von Erdgas, ist ein weit verbreiteter fossiler Brennstoff. In den Vereinigten Staaten ist Methan die erste Energiequelle, die bei der Stromerzeugung verwendet wird. Methan und Erdgas sind auch zunehmend beliebte Kraftstoffe für Kraftfahrzeuge. Ein Power-to-Methan-System kombiniert einen E-Wasserstoff-Produktionsprozess mit CO2 um kohlenstoffneutrales E-Methan zu erzeugen. Mehrere E-Methan-Produktionsprozesse werden entwickelt und industrialisiert. Außerhalb der Stromerzeugung hat der Mining-Sektor ein hohes Interesse an diesen Prozessen gezeigt. Für Minen in entlegenen Gebieten können die Kosten für Lkw mit Benzin oder Diesel unerschwinglich hoch sein. Diese Minen können potenziell viel Geld sparen, indem sie ihre schweren Transporter mit E-Methan vor Ort und mit erneuerbarem Strom betanken, der lokal erzeugt wird.
Was ist E-Diesel?
Unternehmen und Forschungseinrichtungen auf der ganzen Welt entwickeln Prozesse zur Massenproduktion von flüssigen Kohlenwasserstoffen aus CO2 und Wasser mit E-Wasserstoff. Die Produktion von synthetischem Benzin, Strahlkraftstoff und Diesel ist geplant. Ein Vorteil dieser e-Kraftstoffe ist, dass sie in Standardmotoren als Drop-in-Kraftstoff verwendet werden können, wodurch ein CO2-neutraler Betrieb möglich ist, ohne dass Modifikationen an den Fahrzeugen oder die Kraftstoffinfrastruktur erforderlich sind.
Was ist E-Ammoniak?
Ammoniak ist eine weitere sehr häufige Chemische. Die Düngerindustrie verwendet sie in großen Mengen, und sie hat in bestimmten Situationen gelegentlich einen Brennstoff verwendet. Belgien beispielsweise wandelte Stadtbusse im Zweiten Weltkrieg auf Ammoniak um (die Busse wurden verschrottet, sobald fossile Brennstoffe wieder verfügbar waren).
In den 1960er Jahren nutzte die NASA das mit den X-15-Rockets angetriebene Flugzeug mit Ammoniak als Kraftstoff. Die Herstellung von Ammoniak aus Wasserstoff ist ein gut etablierter Prozess. Ammoniak oder E-Ammoniak könnte daher in einem Energie-zu-Wasserstoff-Zu-Ammoniak-System industriell ohne CO2 Emissionen erzeugt werden. E-Ammoniak wird als potenzielle Alternative zu Wasserstoff angesehen, da es einfacher zu lagern und zu transportieren ist. Wie Wasserstoff kann Ammoniak in speziell entwickelten Brennstoffzellen, Verbrennungsmotoren und Gasturbinen verwendet werden, ohne jegliche Emissionen freizusetzen.
E-Kraftstoffe sind ein Versprechen, aber alle müssen dennoch die Herausforderungen meistern, die ihre allgemeine Einführung verhindern. In fast allen Fällen sind die Produktionskosten das Hauptproblem. Außerhalb bestimmter spezifischer Anwendungsfälle gibt es oft andere niedrige CO2 Alternativen, mit denen E-Kraftstoffe konkurrieren müssen. Biokraftstoffe und Elektrobatterien haben in dieser Hinsicht einen vorsprung, da sie länger auf dem Markt sind.
Eine weitere Herausforderung stellen die Infrastrukturkosten dar, insbesondere bei nicht-kohlenwasserstofffreien E-Kraftstoffen. Weniger Schiffe können eingesetzt werden, wenn die Häfen nicht weit verbreitet sind. Die Kosten werden jedoch sinken, wenn die E-Kraftstoff-Technologie ausgereift ist und die Produktionsskalen steigen. Parallel dazu sind die Kosten für Lithium-Ionen-Batterien (die art, die in Elektrofahrzeugen verwendet wird und die meisten stationären Energiespeicher) in den letzten 30 Jahren um 98 % gesunken. Wenn E-Kraftstoffe einen Bruchteil davon haben, dauert es nicht lange, bis Sie sie an Ihrer örtlichen Tankstelle finden.
Zusätzlich zu den e-Kraftstoffen sollten Sie sich ansehen, zu den kohlenstoffarmen Kraftstoffen und zu den nachrüsten alternativer Kraftstoffe und zur Flexibilität von Kraftstoffen.
Power-to-X, E-Kraftstoffe und Ihr Unternehmen
Wahrscheinlich legen Sie bereits den Schwerpunkt auf die Bedürfnisse Ihres Unternehmens und überlegen sich, wie diese verschiedenen alternativen Kraftstoffe eine Rolle bei der Erfüllung Ihrer Anforderungen spielen können.
Berücksichtigen Sie zusätzlich zum Kraftstoff selbst die lokale Verfügbarkeit, die Vorschriften und Ihren Anwendungsfall ebenfalls. Diese zusätzlichen Faktoren schüren die einzigartigen Vorteile, die jede alternative Kraftstofflösung bietet.
Diese zusätzlichen Faktoren werden auch lokal gesteuert. Wenn Sie an einer geschäftlichen Diskussion interessiert sind, empfehlen wir Ihnen, Einen lokalen Partner mit einem tieferen Verständnis für Ihr Geschäft und Ihre Bedürfnisse zu unterstützen.
Aytek Yuksel
Aytek Yuksel ist der Content Marketing Leader bei Cummins Inc. mit schwerpunkt auf den Märkten für Power Systems. Aytek ist dem Unternehmen 2008 beigetreten. Seitdem war er in mehreren Marketingpositionen tätig und bringt Ihnen jetzt die Erkenntnisse aus unseren wichtigsten Märkten, von der Industrie bis zum Wohnbereich, ein. Aytek lebt mit seiner Frau und seinen zwei Kindern in Minneapolis im US-Bundesstaat Minnesota.
