Bestrahlung des SPOTLIGHT-Receivers mit künstlichem Licht
Im Projekt Spotlight kann der Receiver zur Produktion von Methan und Kohlenmonoxid auch bei fehlendem Sonnenlicht betrieben werden, eine LED übernimmt dann die Aufgabe. Vorne zu sehen: der mit Wasser gekühlte Shutter und der Fluxguide zur Kontrolle und Lenkung des Lichts.
Im Versuchsaufbau befinden sich ein Messgaskühler, der das bei der Reaktion entstehende Wasser kondensiert und ableitet, eine Gasverteil- und mischstation, der Reaktor sowie eine LED.
DLR-Mit solar bestrahlten Katalysatoren (schneller) zu synthetischen Energieträgern
Laufzeit: 1.1.2021 – 30.6.2024
Die chemischen Verbindungen Methan (CH4) und Methanol (CH4O) können als Kraftstoffe und als Energiequelle eingesetzt werden oder der chemischen Industrie als Grundstoffe dienen. Da sie mit der bestehenden Energie-Infrastruktur kompatibel sind, eignen sie sich besonders gut, fossile Energieträger in den genannten Bereichen zu ersetzen. Im EU-Projekt SPOTLIGHT arbeiten Forschende aus dem DLR-Institut für Future Fuels gemeinsam mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus 12 weiteren europäischen Forschungseinrichtungen an einem Verfahren zur Herstellung von Methan und Kohlenmonoxid (CO), ein Ausgangsprodukt von Methanol, aus grünem Wasserstoff (H2), Kohlendioxid (CO2) und konzentriertem Sonnenlicht. Darüber hinaus untersucht das Konsortium auch die Einbindung von künstlichem Licht, damit der Prozess kontinuierlich betrieben werden kann.
Kompaktes Design
Das in SPOTLIGHT eingesetzte Katalysatormaterial (ein plasmonischer Katalysator) kann im Gegensatz zu sonst üblichen Halbleiterkatalysatoren fast das gesamte Spektrum des Sonnenlichts nutzen. Es ist dadurch möglich, die Anlagen kompakter zu dimensionieren. Aufgrund der daraus resultierenden höheren Wirtschaftlichkeit ist die Technologie auch für kommerzielle Anlagen interessant.
Im Versuchsaufbau von SPOTLIGHT lenkt ein sogenannter Strahlformer das konzentrierte Sonnenlicht so um, dass die Strahlung mit einer möglichst gleichmäßigen Leistung auf den transparenten Reaktor trifft. Damit der Reaktor kontinuierlich - auch nachts und bei Bewölkung - Methan oder Kohlenmonoxid produzieren kann, untersuchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auch die künstliche Bestrahlung mit Leuchtdioden (LEDs).
Schema des SPOTLIGHT Versuchsaufbaus
Im EU-Projekt SPOTLIGHT arbeiten Forschende aus dem DLR-Institut für Future Fuels gemeinsam mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus 12 weiteren europäischen Forschungseinrichtungen an einem Verfahren zur Herstellung von Methan und Kohlenmonoxid (CO), einem Ausgangsprodukt von Methanol, aus grünem Wasserstoff (H₂), Kohlendioxid (CO₂) und konzentriertem Sonnenlicht.
Das DLR entwickelt in diesem Projekt den maßgeschneiderten Strahlformer für den transparenten Reaktor im solaren und LED-Betrieb und stimmt die Entwicklung der einzelnen Reaktorkomponenten mit den Projektpartnern ab. Die Demonstration des Reaktorkonzepts erfolgt im Hochflussdichte-Sonnenofen des DLR in Köln. Des Weiteren unterstützen Forschende aus dem DLR techno-ökonomische und ökologische Studien, die das wirtschaftliche Potential und die Umweltfolgen der Technologie untersuchen. Eine erfolgreiche Umsetzung des Konzepts im Labormaßstab kann als Grundlage für eine weitere Skalierung dienen, so dass zukünftige Anlagen CO2 in Mengen von bis zu einer Million Tonnen pro Jahr nutzen können.
Die in SPOTLIGHT entwickelte Technologie ergänzt großtechnische Verfahren zur Kohlendioxidabscheidung und -nutzung (CCU) und bietet das Potential bis zu 800 Millionen Tonnen CO2 pro Jahr wiederzuverwerten. Dies entspricht etwa 18 Prozent der gesamten CO2-Emissionen der EU.
Auf Initiative der Photonics Public Private Partnership, www.photonics21.org, durch die Europäische Kommission, EU-Förderprogramm Horizon 2020, Fördernummer 101015960 gefördertes Projekt
