Kooperationsprojekte
Interdisziplinäre Zusammenarbeit im Bereich Wasserstoff und Power-to-X
An der Technischen Universität München forschen verschiedene Fachgebiete und Gruppen im Bereich Wasserstoff und Power-to-X. Die Forschung im Bereich der Kernkompetenzen wird im TUM.Hydrogen and PtX Netzwerk gebündelt und in Form von interdisziplinären Projekten realisiert.
Im Rahme des TUM.Wasserstoff & PtX Netzwerks wurden bereits diverse Projekte realisiert.
Derzeit werden mit dem H2-Reallabor Burghausen und dem Zukunftslabor REDEFINE H2E zwei fachübergreifende PtX-Projekte durchgeführt, die es erlauben einen Bogen zwischen Grundlagenforschung und Anwendung zu spannen.
H2-Reallabor Burghausen – ChemDelta Bavaria
Transformation der chemischen Industrie im ChemDelta Bavaria hin zu einer nachhaltigen wasserstoff-basierten Kreislaufwirtschaft
Ermittlung des Material- und Strombedarfs in den lokalen Chemiestandorten unter verschiedenen Zukunftsszenarien, Darstellung der Abhängigkeiten und Integrationsmöglichkeiten und Identifizierung der entsprechenden Erzeugungskapazitäten zur Deckung dieser Bedarfe.
Entwicklung neuer Technologien für die Produktion nachhaltiger Grundchemikalien und der Verwertung von Reststoffen in geschlossenen Kreisläufen.
Bereitstellung von Forschungsergebnissen für das gesamte Bayerische Chemiedreieck, um die Zeit bis zur Industriereife nachhaltiger Technologien zu verkürzen und die Transformation des Standortes zu beschleunigen.
Die Forschungsaktivitäten im Projekt H2-Reallabor Burghausen – ChemDelta Bavaria sind in 7 Arbeitspakete (AP) aufgeteilt. Das TUM-Teilvorhaben fokussiert sich auf die Arbeitspakete AP1, AP2, AP3, AP4, AP6 und AP7.
Energiesystembetrachtungen - Quartierebene (LES): Koordination der Industriedatenabfrage, Entwicklung des Quartiersmodells, Definition von Szenarien, Identifikation von lokalen Transformationspfaden
Energiesystembetrachtungen - D/EU (ENS): Analyse der Europaweiten Bedarfe und Potenziale, Implementierung eines Energiemodells zur Evaluierung der Wasserstoffproduktion und Transports
Überregionale GIS-basierte Potenzialstudie (LES): Bestimmung des lokalen und überregionalen Potenzials nachhaltiger Kohlenstoffbereitstellung für die chemische Industrie
Ökobilanzen - Klima, Luft und Wasser (RES): Bewertung der derzeitigen CO2-Äquivalent Werte sowie der Luftschadstoffe und Wasserschadstoffe im Chemiedreieck, Öko-Analyse ausgewählter innovativer Prozesse
Innovations- und Markteinführungsstrategie (CSO): Analyse bestehender und möglicher Geschäftsmodelle, sowie Analyse des regulatorischen Rahmens
Roadmap zum nachhaltigen Transformationsprozess der chemischen Industrie (LES, ENS, RES, und CSO): Zusammenfassen aller Erkenntnisse in einer Transformationsstrategie (Roadmap) für die Region ChemDelta Bavaria
Konzeption, Aufbau und Inbetriebnahme eines modularen, flexiblen PtMeOH Testcontainers (LES)
Experimentelle Untersuchungen und Entwicklung einer dynamischen Simulation (LES): Fertige Messreihen zum An- und Abfahrverhalten der Containeranlage sowie zum instationären Betrieb, Einzelkomponenten-Kennlinien, Koppelung mit CCU Testcontainer
Entwicklung und Skalierung eines digitalen Zwillings (APT): Simulation des Datenmodells, Umsetzung der Gläserne Anlage in erweiterter Realität
Laboruntersuchungen (Synthese, Charakterisierung und Kinetik von Katalysatoren) für die CO2-basierte Methanolsynthese (TC1): Auswahl geeigneter Katalysatoren und Identifizierung der kritischen Materialdeskriptoren, Kinetische Messungen für die Methanolsynthese aus CO2, Umbau und Weiterentwicklung der Anlage und der Katalysatoren
Untersuchung innovativer Reaktorkonzepte, z.B. adsorptive Reaktoren, oder Membranreaktoren (TC1): Reaktormodell, Konzept sorptionsunterstütze Methanolsynthese aus CO2, indirekten Methanolsynthese aus CO2
Laboruntersuchungen zur Weiterentwicklung von PEM-Elektrolyseuren (TEC, APT): Integrationspotentiale für PEM Elektrolyseure, Inbetriebnahme PEM Teststand, Permeationsraten, Rekombinationskatalysator, Anforderungsprofile für PEM Elektrolyseure, Wirkungsgradanalyse
Container Planung und Aufbau (LES): Engineering und Aufbau des CCU-Containers, Testbetrieb der CCU-Containeranlage,
Untersuchung der Prozessdynamik und Entwicklung der Regelungsstrategie(LES): Inbetriebnahme Carbon-Capture Anlage am Standort Burghausen, Umsetzung der Regelungsstrategie, Proof-of-Concept einer CCU Methanol Prozesskette an der RVA
Fluiddynamische Untersuchungen und Materialkompatibilität(APT): Auswahl geeignete Aminlösung und Füllkörper, Auslegung Absorptions- und Desorptionskolonne, Regelungsstrategie für Kolonnen
Optimierung FHCR Prozessroute zur Hefeöl Produktion unter Nutzung von O2 (WSSB): Bereitstellung von hochgradig zuckerhaltigem Strohhydrolysat, Simulative Optimierung der FHCR Prozessmatrix, Ölhefe Fermentation im 50-80 kg
Grüne Essigsäurebereitstellung für biogenen Kreislauf (BVT): Funktionsfähiger Membranreaktor im Labormaßstab, Verfahren zur O2-reduzierten Darstellung von biogenem CO2 aus der Hefeölherstellung, Nachweis der Prozessstabilität
Aufbereitung Hefeöl zu SAF (TC2): Funktionsfähige Reaktionssysteme im Labormaßstab, Entwicklung von festen Katalysatoren mit Tests nach Industriestandards, Entwicklung von zweiphasigen Katalysatoren, Übermittelung der Kinetische Daten, Test von mindestens zwei Katalysatoren mit Hefeöl
Simulative Untersuchung der bio-chemischen Synthese zur Herstellung von SAFs (Bioraffinerie), simulatives Upscaling und Techno-Ökonomie (TC1, TC2, WSSB, BVT, LES): Modellierung der Hefeölherstellung, der Essigsäureherstellung sowie der SAF-Herstellung aus Hefeöl; Erstellung des hochskalierten Gesamtprozessm AirFuels; Techno-ökomische Bewertung des hochskalierten AirFuels-Prozesses
Simulativer Prozessvergleich, techno-ökonomische Bewertung und Szenarioanalyse (LES): Standortabhängige techno-ökomische Bewertung des hochskalierten Fischer-Tropsch Power-(-and-Biomass)-to-Liquid Prozesses, Techno-ökomische Bewertung des hochskalierten Power-to-Methanol-to-Jet Prozesses, Vergleich der drei simulierten Prozessrouten
Simulativer Vergleich (thermo-)chemischer Recyclingverfahren und technoökonomische Analyse (LES): Fertigstellung erster Stand Prozesssimulationen und techno-ökonomischer Analyse
Konzeption, Aufbau, Inbetriebnahme plasma-basierter Waste-to-X Testcontaineranlage zur Syngasbereitstellung (LES, RES): Fertigstellung 3D-Modell der WtX-Containeranlage, Inbetriebnahme WtX-Containeranlage
Experimentelle Untersuchungen zu Pyrolyse-/Plasmavergasung und Wertstoffrückgewinnung (LES, RES): Versuche für HT-Pyrolyse- und Plasmavergasungsstufe und für integrierte Prozesskette
Entwicklung lebensdaueroptimierter Plasmatechnologie mit innovativen Elektrodenkühlungskonzepten (LES): Aufbau und Erprobung des Plasmafackels
Simulative Bewertung möglicher Prozessvarianten zur Klärschlammverbrennung mit Carbon Capture and Usage (LES): Prüfung der Klärschlammverbrennungs (KSV)-Anlagenkonzepte und Vorauswahl für Simulation, Fertigstellung techno-ökonomische Analyse der KSV-Konzepte
Simulation geeigneter Varianten zur alternativen thermochemischen Klärschlammverwertung für die stoffliche Nutzung im Chemiepark Gendorf (LES)
Katalytische Herstellung biobasierter Polymere (PET-Alternative) aus Biorestmasse (CBR, EBT): Bereitstellung aller notwendigen Enzyme, Erstellung von Entwicklungsplänen für Elektrosynthesen, Anpassung einzelner Enzyme, Optimierung des Elektroden-Interfaces für Transfer, Wasserstoffintegrations-Prozess Konzept
Systemsimulation und Techno-ökonomische Analyse (LES): Übergabe der Simulationsergebnisse, übergeordnete Bewertung der Ergebnisse aus Techno-ökonomischen Analysen
Entwicklung und Skalierung Reverion und nachfolgender ausführlicher Demonstrationsbetrieb (LES, Reverion GmbH): Ermittlung eines netzdienlichen Fahrplans für das untersuchte Anlagenkonzept, Charakterisierung von SOFC Stacks im reversiblen Betrieb und Bewertung des Einsatzes im Anlagenkonzept, Entwicklung einer Methodik zur prädiktiven Fehlererkennung
Projektrahmen: Verbundvorhaben: H2 Reallabor Burghausen – ChemDelta Bavaria
Förderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Förderkennzeichen: 03SF0705B
Laufzeit: 01.04.2023 - 31.03.2027
TUM Partner: Lehrstuhl für Energiesysteme (LES), Chair for Strategy and Organization (CSO), Lehrstuhl für Erneuerbare und Nachhaltige Energiesysteme (ENS), Professur für Regenerative Energiesysteme (RES), Lehrstuhl für Technische Chemie I (TC1), Lehrstuhl für Technische Chemie II (TC2), Lehrstuhl für Technische Elektrochemie (TEC), Lehrstuhl für Anlagen- und Prozesstechnik (APT), Lehrstuhl für Bioverfahrenstechnik (BVT), Werner Siemens-Lehrstuhl für Synthetische Biotechnologie (WSSB), Lehrstuhl für Chemie Biogener Rohstoffe (CBR), Professur für Elektrobiotechnologie (EBT)
Netzwerkpartner: Bauhaus Luftfahrt e.V.
Partner: Technische Hochschule Rosenheim (TH-Ro), Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg (OTHR), Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V. (FfE), viele Industriepartner aus der Region (Bayerisches Chemiedreieck), siehe Website
Website: H2-Reallabor - Reallabor Burghausen
Zukunftslabor REDEFINE H2E
Renewable Electricity Dispatch and Expendable
Feedstock-Integrated Net-Zero-Emission Hydrogen Economy
Erzeugung von grünem Wasserstoff mittels reversibler Hochtemperatur-Elektrolyse (rSOC) und innovativer Vergasung (e-Gas), bis hin zur bio-katalytischen Synthese von Basischemikalien und Energieträgern (bio-Cat), umrahmt von einer ausführlichen Untersuchung der Aspekte auf Systemebene (SLAM)
Das REDEFINE H2E-Konzept ermöglicht die Bereitstellung von grünem Wasserstoff aus biogenen Reststoffen sowie die Erzeugung großer Mengen reinen Wasserstoffs aus überschüssigem erneuerbaren Strom. Darüber hinaus ermöglicht REDEFINE H2E die Erzeugung von Strom aus Wasserstoff und biogenen Reststoffen, während erneuerbarer Strom knapp ist. Darüber hinaus kann die Synthese von Basischemikalien und Energieträgern auf Basis von grünem Wasserstoff und biogenem CO2 unabhängig von der Energieversorgung erfolgen.
Projektrahmen: Verbundvorhaben: Internationales Zukunftslabor
Förderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Förderkennzeichen: 01DD21005
Laufzeit: 01.12.2021 - 30.11.2024
TUM Partner: Lehrstuhl für Energiesysteme (LES), Lehrstuhl für Chemie Biogener Rohstoffe (CBR)
Internationale Partner: IEN (Poland), LEI (Lithuania), LTU (Sweden), UQ (Australia)
Website: REDEFINE H2E