Bioenergie

Auch der Betrieb von Versuchsanlagen zur Untersuchung von Abbrand- und Emissionsverhalten verschiedener Brennstoffe in Feuerungs-, Vergasungs- und Pyrolyseanlagen zählt zum Port­folio der Fraunhofer-Allianz Energie. Fraunhofer-Forscher verbessern Systemkomponenten, zum Beispiel durch den Einsatz innovativer Keramikmaterialien in Brennern, beraten Kunden hinsichtlich der Betriebsführung von biomasse-gefeuerten Heizkraftwerken und untersuchen Produktionsketten von Bioenergierohstoffen. Dabei wird sowohl an katalytischen Verfahren als auch an verbesserten Raffineriekonzepten für Bio­kraft­stoffprozesse gearbeitet, etwa der Gasphasenumwandlung von Fetten, Ölen und nachwachsenden Rohstoffen zu biogenem Diesel und Benzin.

Weitere Themen der Fraunhofer-Forschung sind Zerkleinerungs-, Vermischungs- und Formgebungs­aggregate für die Aufbereitung von Abfall- sowie Produktionsreststoffen zu Ersatzbrennstoffen und die Analyse von Kleinverbrennungs­anlagen mit integrierter Kraft-Wärme-Kopplung für Ersatz­brenn­stoffe aus hochkalorischen Abfällen.

Experten der Fraunhofer-Allianz Energie entwickeln, projektieren und begleiten Anlagen für die Biogas-Anaerob­technik und forschen an der Herstellung von Synthesegas aus Biomasse für den Einsatz in Brennstoffzellensystemen sowie zur Kopplung mit chemischen Prozessen. Zu letzterem Bereich zählt auch die Einspeisung von Biogas ins Erdgasnetz und die Aufbereitung zu Kraftstoff für Fahrzeuge.

Kompetenzen der Fraunhofer-Allianz Energie im Bereich Bioenergie

Biomasse – Thermochemische Konversion

Egal ob Verbrennung, Vergasung oder Pyrolyse, die Institute der Fraunhofer-Energieforschung verfügen über umfassende Kompetenzen in nahezu allen Bereichen der thermochemischen Konversion. Diese Verfahren sind der Ausgangspunkt für vielfältige weitere Verwertungsschritte von der flexiblen Stromerzeugung, über die Bereitstellung von Kraftstoffen und Energieträgern, die bedarfsgerechte Versorgung mit Hochtemperaturprozesswärme, bis hin zu Produkten und Intermediaten mit denen systemübergreifende Schnittstellen geschaffen werden können. Die Kompetenzen im Bereich der Verwertung und Umsetzung von Biomasse, biogenen Reststoffe und Abfällen sind zentraler Baustein für die Schaffung einer Circular Bioeconomy. Unsere Experten und Expertinnen beraten und begleiten die Marktakteure auch in den Bereichen Digitalisierung, Predictive Maintenance sowie der Werkstoffoptimierungen in der Anlagentechnik.

Projekte aus dem Kompetenzbereich

 

CLEANPALLET

Entwicklung eines Verfahrens für die Erzeugung emissionsarm verbrennbarer Gärrestpellets zur Nutzung als Brennstoff für Haus- und Kleinfeuerungsanlagen.

 

FlexHKW

Das Vorhaben untersucht das Potenzial von Biomasse-Heizkraftwerken zur flexiblen Stromerzeugung.  

Biomasse - Energetische Nutzung

Die Institute der Fraunhofer-Gesellschaft forschen im Bereich der Nutzung nachwachsender Biomasse sowie biogener Reststoffe. Das Ziel ist, die effiziente und systemdienliche Nutzung der vorhandenen Potenziale im Strom-, Gas- und Wärmemarkt der Zukunft sowie für Anwendungen in der Mobilität. Die beteiligten Forscherinnen und Forscher arbeiten daran, biogene Reststoffpotenziale zu erschließen, Bioenergieanlagen zu entwickeln und flexibilisieren, sowie diese in Energieversorgungssysteme zu integrieren. Ein weiterer Fokus liegt in der Kopplung stofflicher und energetischer Nutzung, der sogenannten Kaskadennutzung der Biomasse. Die Fraunhofer-Institute machen die Technik fit für die Herausforderungen der Zukunft – sowohl für die Digitalisierung als auch für die Bereitstellung von Prozesswärme für industrielle Anwendungen. Ergänzend wird die Durchführung von Studien und Messungen in Bezug auf Bioenergieanlagen angeboten.

Projekte aus dem Kompetenzbereich

 

BioBrick

Am Beispiel eines Ziegelwerks zeigt das Projekt »BioBrick«, wie Prozesswärme und Rückstände aus Biomasseanlagen für die industrielle Ziegel-Produktion genutzt werden können.

 

SET-Laub

Energetische, ökonomische und ökologische Bewertung von Laub als Brennstoff.

 

SteamBio

Forschende des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB haben gemeinsam mit Partnern ein spezielles Dampftrocknungs-Verfahren entwickelt.

 

STEP

Das Projekt thematisiert die energetische Nutzung von Geflügelmist und Stroh auf Basis der Biogaserzeugung. Neben der energetischen Bilanz wird vor allem das stoffliche Potenzial der entstehenden Gärreste berücksichtigt bzw. erschlossen.

 

PROKOSYS

Prozesse, Komponenten und Systeme für den flexibilisierten Betrieb von Biogasanlagen unter Nutzung biogener Rest- und Abfallstoffe.

Biomasse - Karbonisierung

Die Herstellung von Karbonisaten aus Biomasse umfasst eine Vielzahl an Verfahren von der Torrefizierung über hydrothermale Verfahren (HTC) bis hin zur Pyrolyse. Je nach Verfahren und weiterer Verwendung entsteht ein speicherbarer Brennstoff oder auch ein werthaltiger Rohstoff. Die Produktion von Karbonisaten aus Biomasse und biogenen Reststoffen gewinnt zunehmend an Interesse in der Forschung, Industrie und Gesellschaft. Unsere Expertinnen und Experten forschen aktiv entlang der gesamten Verfahrenskette sowohl an Optimierung und Prozessintegration der Verfahren als auch an der Verwertung und Zertifizierung der entstehenden Produkte. Von der Untersuchung der Ausgangsstoffe, über die Entwicklung und Optimierung von Karbonisierungsanlagen bis hin zu den vielfältigen Anwendungen der Karbonisate. Bei der Anwendung in der Land- bzw. Forstwirtschaft untersuchen die Fraunhofer-Institute insbesondere die Stabilität des Kohlenstoffs sowie die Auswirkungen im Boden-Pflanzen-System.Neue Wege für Biokraftstoffe aus biogenen Reststoffen (wie Gärrest, Klärschlamm oder Bioabfall) zielen auf die direkte Substitution von fossilem Rohöl in Raffinerien „Drop-In-Fuels“, sodass die gesamte Palette an Produkten auf grüner Basis hergestellt werden kann. Weiterhin wird die Umwandlung von Abfallstoffen aus erneuerbaren Quellen in synthetische Treibstoffe und Biodiesel untersucht.

Projekte aus dem Kompetenzbereich

 

Bioenergy: Nachhaltige Verwertung von Biomasse

Neue Konzepte zur stofflichen und energetischen Nutzung von Biomasse.

Biokraftstoffe und Biokraftstoffprozesse

Aktuell wird innerhalb der Fraunhofer-Gesellschaft die Weiterentwicklung von Biokraftstoffen als alternative Form von Kraftstoffen vorangetrieben. Nicht nur die Optimierung der Aufbereitungsverfahren für Biokraftstoffe, sondern auch die damit verbundene Effizienzsteigerung in der Herstellung gehören zu unserem Portfolio. Neue Wege für Biokraftstoffe aus biogenen Reststoffen (wie Gärrest, Klärschlamm oder Bioabfall) zielen auf die direkte Substitution von fossilem Rohöl in Raffinerien „Drop-In-Fuels“, sodass die gesamte Palette an Produkten auf grüner Basis hergestellt werden kann. Weiterhin wird die Umwandlung von Abfallstoffen aus erneuerbaren Quellen in synthetische Treibstoffe und Biodiesel untersucht.

Projekte aus dem Kompetenzbereich

 

HyCO2

Das Pilotprojekt »HyCO2« bewertet den Prozess der Umwandlung von CO2 mit nachhaltigem H2 zu flüssigen Verbindungen wie Methanoldiesen mit Hilfe eines fächerübergreifenden Netzwerks.  

 

BIOGO/BIODIESEL

Das Fraunhofer IMM entwickelt dezentralisierte Anlagen, die vor Ort und je nach Anwendungsfall ohne lange Transportwege aus Abfallstoffen Biodiesel erzeugen. Das IMM erforscht auch Konzepte zur Erzeugung von Basischemikalien.  

 

To-Syn-Fuel

Das EU-projekt To-Syn-Fuel soll zeigen, wie aus Restbiomasse erstmalig in der Geschichte ohne Synthese Treibstoff und Wasserstoff hergestellt wird. Durchgeführt wird es vom Fraunhofer Institut UMSICHT und weiteren Partnern.

 

PyroMar

Im Projekt PyroMar werden Kraftstoffkomponenten aus biogenen Rohstoffen für den Betrieb von Hochseeschiffen entwickelt. Durch die Beimischung dieser Komponenten zu fossilen Schiffskraftstoffen entstehen umweltfreundliche Blends...

Biogas / Fermentation

Die fermentative Umsetzung nachwachsender Rohstoffe und organischer Reststoffe zu Biogas stellt eine flexible Möglichkeit dar, um Energieformen und- träger (z.B. Kraftstoff, Wärme und Strom) bedarfsgerecht bereitzustellen und dabei die Stoffkreisläufe von Nährstoffen und Wasser in der landwirtschaftlichen Produktion zu stärken. Fraunhofer-Forscherinnen und Forscher arbeiten an der Steigerung der Effizienz entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Vom gezielten Substrataufschluss über die Verfahrensführung der Fermentation und Reaktordurchmischung bis hin zur Gasaufbereitung und der energetischen und stofflichen Biogasnutzung steht die anwendungsorientierte Verfahrensentwicklung im Fokus der Tätigkeiten. Besonders hervorzuheben ist die sehr gute Vernetzung verschiedenster F&E-Felder für eine optimale Integration der Biogastechnologien in die Herkunfts- und Zielsysteme. Systemdienlichkeit und Kaskadennutzungen bis hin zur Biökonomie stehen zukünftig im Fokus.

Projekte aus dem Kompetenzbereich

 

OptiFlex

Optimierung des Betriebs und Designs von Biogasanlagen für eine bedarfsgerechte, flexibilisierte und effiziente Biogasproduktion unter Berücksichtigung der Prozessstabilität als Post-EEG-Strategie.

 

Verbundvorhaben

Effiziente Aufbereitung alternativer Biogassubstrate durch gezielte Kombination von Entstickung, Ammoniakaufschluss und Pelletierung.

 

Verbundvorhaben

Entwicklung eines Steuerungs- und Regelkonzeptes für Mischprozesse in Biogasfermentern auf der Basis zu validierender Prozessmodelle.

 

Fahrzeugflotte in Brasilien fährt mit Biomethan der Kläranlage

 

FlexPump

Entwicklung und Demonstration eines pumpenbasierten Mischkonzeptes für den flexibilisierten, effizienzoptimierten und multifeedstockfähigen Betrieb von Biogasanlagen

Biogene CO2-Speicherung und -nutzung

Zur Erreichung der Klimaziele scheint der Einsatz von Technologien mit negativen Emissionen (Negative Emission Technologies kurz: NET) unumgänglich. Vor allem der Bioenergie-Sektor bietet große Potenziale für CO2-negative Lösungen, die bereits kurz- und mittelfristig wirtschaftlich umgesetzt werden können. Unter den Schlagwörtern BECCS bzw. BECCU (BioEnergy Carbon Capture and Storage/ bzw. Utilization) und PyCCS (Pyrolysis Carbon Capture and Storage) wird an Lösungen und Technologien gearbeitet, die eine schnelle Realisierung und Erfolge im Hinblick auf CO2-negative Technologien ermöglichen. Bei PyCCS, wird aus Biomasse Kohle produziert, die idealerweise als Bodenverbesserer eingesetzt und so lange im Boden sequestriert wird. Über OxyFuel-Verfahren können auch im dezentralen Maßstab, gerade in Kopplung mit Elektrolyseuren, CO2-negative Verfahren durch die Abscheidung und Verwertung von CO2 realisiert werden.