Energie Erneuerbar

Bioenergie l Blick auf fertig aufgebaute und isolierte Hochlastfaulung in Bad Dürrenberg.

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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

Energetische Biomassennutzung

Biomasse wird im Strom- und Wärmemarkt der Zukunft einen großen Anteil haben. Die Fraunhofer-Allianz Energie forscht im Bereich der Biomassennutzung, um deren Potential zur effizienten Nutzung voll auszuschöpfen. Die beteiligten Forscherinnen und Forscher arbeiten daran, Bioanlagen zu entwickeln und flexibilisieren, sowie diese in Energieversorgungssysteme zu integrieren. Die Fraunhofer-Institute machen die Technik fit für die Herausforderungen der Zukunft – sowohl beispielsweise 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

 

Flex-C-Cat

Das Projekt »Flex-C-Cat« beschäftigt sich mit der Optimierung der Eigenschaften von Kohlenstoffmaterialien aus Biomasse als feste Trägermaterialien für die katalytische Hydrierung.

 

Digital Fire

Im Projekt »DigitalFire« lotet das Fraunhofer Institut UMSICHT die Möglichkeiten der Digitalisierung von Biomassefeuerungen aus. Kostengünstige Standardkomponenten sollen bestehende Anlagen flexibler und wirtschaftlicher machen.

 

SteamBio

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

 

Power-to-Gas

Im Rahmen des Projekts »Power-to-Gas« werden auf Basis von Prozesssimulationen drei minimalisierte Konzepte zur Methanisierung von Wind-H2 und Biogas C02 untersucht und validiert.

 

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.

Biokraftstoffe

Aktuell wird innerhalb der Fraunhofer-Allianz Energie die Weiterentwicklung von Biokraftstoffen als alternative Form von Kraftstoffen vorangetrieben. So geht es darum, die Effizienz der Bioethanolherstellung zu erhöhen sowie Alternativen zu entwickeln – beispielsweise den Biokraftstoff Biobutanol. Damit gehört nicht nur die Optimierung der Aufbereitungsverfahren für Biokraftstoffe, sondern auch die damit verbundene Effizienzsteigerung in der Herstellung zum Portfolio der Allianz Energie. 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.

Raffineriekonzepte für Biokraftstoffprozesse

Auf Basis verschiedener Biomassen entwickeln Fraunhofer-Institute Raffineriekonzepte für Biokraftstoffprozesse. Ausgehend von elektrochemischen und biochemischen Prozessen als alternative Wasserstoffproduktionssysteme wird das Ziel verfolgt, neben Methan auch Methanol bereit zu stellen. Zudem können durch den Einsatz von Reaktoren auf Basis von keramischen Ultrafiltrationsmembranen beispielsweise Verzuckerungszeiten signifikant reduziert sowie kontinuierliche Verzuckerungsprozesse betrieben werden.

Projekte aus dem Kompetenzbereich

 

Energieregion Staßfurt

Das Projekt »Energieregion Staßfurt 2020« hat ein regionales Energiekonzept zur Umstellung der Energieversorgung von fossilen Energieträgern auf regional erzeugte Erneuerbare Energien (EE) erarbeitet.  

Biogas / Fermentation

Im Bereich des Biogases und der Fermentation arbeiten Fraunhofer-Forscherinnen und -Forscher an der Verwertung von organischen Abfällen und Schlämmen sowie an der Optimierung von Fermentationsprozessen. Zudem ist die Flexibilisierung von Biogasanlagen und deren Integration in das Energiesystem ein wichtiger Forschungsschwerpunkt. In Demonstrationsanlagen für Bioenergie werden komplexe Forschungsaktivitäten ermöglicht und Produkte in einem praxisnahen aber gleichzeitig sorgfältig kontrollierten wissenschaftlich-technischen Anwendungsumfeld erprobt.

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.

Biogene Gase / Thermochemische Konversion

In Bezug auf Biogene Gase arbeiten Fraunhofer-Institute maßgeblich daran, Biomasse-Heizkraftwerke und darin eingebundene Verfahren weiterzuentwickeln und in das Energiesystem zu integrieren. In komplexen Testverfahren untersuchen Forscherinnen und Forscher in diesem Rahmen unter anderem das Potenzial von Biomasse-Heizkraftwerken zur flexiblen Stromerzeugung. In diesem Zuge kann die Stromerzeugung an den Strombedarf und die Stromerzeugung anderer erneuerbarer Energiequellen angepasst werden. Die aktuelle Forschung der Fraunhofer-Institute zur Wandlung und Speicherung von Bioenergie trägt zu einer effizienten Nutzung Biogener Gase bei.

Projekte aus dem Kompetenzbereich

 

SuRIOx

SuRIOx hat das Ziel, die Energie- und Rohstoffeffizienz bei der Bereitstellung von Biomethan im Vergleich zum Stand der Technik ambitioniert zu verbessern. Eine effiziente Biogasentschwefelung ist für den weiteren Ausbau der Einspeisung erforderlich.

 

FlexiFuel-SOFC

Entwicklung eines neuen und hocheffizienten Mikro-KWK-Systems auf Basis einer brennstoffflexiblen Vergasung und einer SOFC.