Die Abteilung für solare Prozessdemonstration befasst sich mit der Skalierung und Demonstration von Prozessen zur effizienten Produktion von Solar Fuels mit dem Ziel einer industriellen Realisierung. Sie bringt dabei die zuvor im Labor- und Technikums-Maßstab entwickelten und getesteten Verfahren in den nächst größeren Maßstab und demonstriert sie in Großforschungsanlagen wie dem Sonnensimulator Synlight und den Solartürmen des DLR in Jülich.
Arbeitsschwerpunkte sind die Weiterentwicklung von Verfahren für die Produktion von solaren Kraftstoffen, von chemischen Grundstoffen und der Kreislaufwirtschaft. Hierbei steht das Design von Mini-Plant-Anlagen und deren Betrieb im Vordergrund, sowie die Unterstützung der Industrie bei der Entwicklung vor-kommerzieller Anlagen.
Vom Kleinen zum Großen
Bei der Skalierung von Prozessen sind es nicht nur die Komponenten, die vergrößert werden müssen. Wenn Prozesse vom Labor in den nächst größeren Maßstab transferiert werden, bekommen insbesondere Themen wie Steuerung- und Betriebsführung eine zunehmende Bedeutung. Auch die Gewährleistung der Betriebssicherheit ist ein zentrales Thema, da Versuchsaufbauten größer und komplexer werden und somit potentiellen Störungen und Risiken anders begegnet werden muss als in Laboranlagen.
Der sichere und zuverlässige Langzeitbetrieb ist für eine spätere kommerzielle Anlagen unerlässlich. So werden in Langzeitversuchen Verfahren und Komponenten optimiert und die optimale Betriebsstrategie ermittelt. Unterstützt werden die experimentellen Arbeiten häufig durch Komponenten- und Prozesssimulationen, die eine gezielte Weiterentwicklung der Mini-Plant-Anlagen ermöglichen.
Folgende Forschungsthemen werden aktuell in der Abteilung SPR bearbeitet:
Weiterentwicklung hochkonzentrierender optischer Systeme für den effizienten Betrieb von solarchemischen Receivern.
Optimierung des Solarsimulators Großanlage Synlight für den Demonstrationsbetrieb von Mini-Plant-Anlagen im Maßstab bis 300 kW.
Entwicklung von Mess- und Regelungstechnik und Betriebsstrategien für solarchemische Prozesse.
Simulation von Komponenten und Prozessen mittels DEM und CFD Tools, sowie Weiterentwicklung und Anpassung dieser Tools auf die untersuchten Prozesse.
Skalierung und Demonstrationsbetrieb von partikelbasierten Receivern/Reaktoren zur Reduktion von Reaktionsmaterialien bei hohen Temperaturen (>1.400 Grad Celsius) als zentraler Schritt von Wasserstofferzeugung und anderen thermochemischen Kreisprozessen.
Weiterentwicklung von Katalysatoren und Integration von thermochemischen Speichermaterialien für die Ertragssteigerung der solaren Reformierung zur Produktion von synthetischen Kraftstoffen.
Optimierung und Skalierung der Elektrolyse in schwefelsäurebasierten Prozessen zur Wasserstoffproduktion in bestehenden chemischen Industrieanlagen.
Bestrahlungstest in der Anlage Synlight für das Projekt INDIREF (2019)
Test eines indirekt solar-beheizten Reformers zur Herstellung von Methanol
