Real-time Power Supply for e-fuels: Erkenntnisse zur flexiblen Herstellung von PtL-Kraftstoffen

Die schwankende Verfügbarkeit erneuerbarer Energien stellt neue Anforderungen an die Produktion von Power-to-Liquid-(PtL)-Kraftstoffen. Um PtL-Kraftstoffe künftig im industriellen Maßstab herstellen zu können, müssen PtL-Anlagen flexibel auf volatile Stromverfügbarkeiten reagieren können. Damit verbunden sind technische, betriebliche und regulatorische Herausforderungen für den Anlagenbetrieb und die industrielle Umsetzung.

Vor diesem Hintergrund widmete sich die Abschlussveranstaltung des Projektes RePoSe „Real-time Power Supply for e-fuels: Erkenntnisse zur flexiblen Herstellung von PtL-Kraftstoffen“ am 21. Mai 2026 in der Provadis Hochschule am Industriepark Höchst. Die Projektpartner CENA Hessen, INERATEC, Fraunhofer LBF und Provadis Hochschule präsentierten Ergebnisse aus mehreren Jahren Forschungs- und Entwicklungsarbeit.

Die Veranstaltung machte deutlich: Eine flexible PtL-Produktion ist technisch möglich - gleichzeitig erfordert sie angepasste Betriebsstrategien, geeignete regulatorische Rahmenbedingungen und ein Verständnis der Auswirkungen variabler Lasten auf Prozesse und Materialien.

Zum Download: Vortragspräsentation

ERA ONE-Anlage demonstriert flexible PtL-Produktion unter realen Bedingungen

Sven Vilbois (INERATEC) zeigte anhand von Daten von INERATEC-Anlagen, dass ein flexibler Betrieb von PtL-Anlagen möglich ist. Die Ergebnisse verdeutlichen, dass eine flexible Produktion durch Prozess-, Automatisierungs- und Betriebsoptimierungen realisierbar ist - ohne kosten- und zeitintensive Umbauten der Anlage. Verkürzte An- und Abfahrzeiten im Realbetrieb der PtL-Syntheseanlage ermöglichen zudem eine bessere Anpassung des Anlagenbetriebs an die reale Verfügbarkeit erneuerbarer Energien.

Wasserstoffspeicherung und Stromprognosen als Schlüssel für flexiblen Betrieb

Dr. Alexander Zschocke (CENA Hessen) ordnete die technische Realisierbarkeit eines flexiblen Anlagenbetriebs aus regulatorischer und wirtschaftlicher Perspektive ein. Im Fokus stand die Dimensionierung von Wasserstoffspeichern, um Produktionsausfälle bei schwankender Stromverfügbarkeit möglichst effizient auszugleichen. Dabei wurde deutlich, dass zwischen Speichergröße, Investitionskosten und Produktionsausfällen ein Optimum gefunden werden muss. Gleichzeitig bieten verbesserte Prognosen zur Verfügbarkeit erneuerbarer Energien zusätzliches Optimierungspotenzial.

Herausfordernd ist dabei die Umsetzung der im Delegierten Rechtsakt (EU) 2023/1184 vorgesehenen zeitlichen Korrelation zwischen erneuerbarer Stromerzeugung und PtL-Produktion unter den Bedingungen volatiler Stromverfügbarkeit. Diskutiert wurde in diesem Zusammenhang die Möglichkeit, die zeitliche Korrelation künftig ausschließlich auf die Wasserstofferzeugung anstelle des Gesamtprozesses zu beziehen.

Lastwechsel beeinflussen Materialbeanspruchung und Anlagenzuverlässigkeit

Thomas Pfeiffer, Johannes Käsgen und Dr. Steffen Schönborn (Fraunhofer LBF) präsentierten Untersuchungen zu den Auswirkungen flexibler Betriebsweisen auf die Zuverlässigkeit von PtL-Anlagen. Zyklische Temperaturänderungen durch Lastwechsel im realen Anlagenbetrieb können unter anderem zu Vorspannkraftverlusten sowie Lockerung von Schraubverbindungen führen. Ergänzende Mess- und Analyseverfahren ermöglichten zudem die Bewertung von Belastungen und Materialschädigungen wie Rissen oder Korrosion. Darüber hinaus wurde untersucht, wie sich mithilfe einer probabilistischen Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse potenzielle Fehlerquellen und Ausfallwahrscheinlichkeiten für Anlagenkomponenten quantifizieren lassen.

Nachhaltigkeitsbewertung zeigt Chancen und Herausforderungen der PtL-Produktion

Prof. Dr. Ralf Ehret (Provadis Hochschule) stellte Ergebnisse einer Lebenszyklusanalyse (LCA) zu Umweltwirkungen der PtL-Produktion unter einer Cradle-to-Gate-Betrachtung vor. Dabei wurde deutlich, dass die Nachhaltigkeit von PtL-Kraftstoffen von mehreren Faktoren abhängt - insbesondere vom CO₂-Ursprung, dem eingesetzten Strommix sowie der Wasserstoffquelle.

Die Analyse zeigt, dass biogene CO₂-Quellen nicht ausschließlich Vorteile bringen: Zwar können sich durch die Nutzung von biogenem CO₂ geringere Versauerungspotenziale von Böden und Gewässern ergeben, gleichzeitig kann die Nutzung jedoch zu höheren Eutrophierungspotenzialen beitragen und damit die Überdüngung von Ökosystemen verstärken.

Damit wird deutlich, dass die ökologische Bewertung von PtL-Kraftstoffen differenziert entlang der gesamten Prozesskette betrachtet werden muss und alternative Kohlenstoffquellen wie Direct Air Capture (DAC) künftig an Bedeutung gewinnen könnten.

Flexible PtL-Produktion: Zwischen Fortschritt und Herausforderungen

Die Ergebnisse des Projektes RePoSe zeigen, dass die flexible Produktion von PtL-Kraftstoffen unter realen Bedingungen möglich ist und bereits heute praktikabel umgesetzt werden kann. Mit der Pilotanlage ERA One von INERATEC im Industriepark Höchst, die künftig bis zu 2.500 Tonnen E-Fuels pro Jahr produzieren soll, geht Deutschland - und insbesondere Hessen - bereits wichtige Schritte beim industriellen Hochlauf von PtL-Technologien.

Im Rahmen der Abschlussveranstaltung wurde deutlich: Nachhaltige Flugtreibstoffe sind essenziell für die Defossilisierung des Luftverkehrs. Gerade im Langstreckenverkehr wird die Luftfahrt langfristig auf flüssige Kohlenwasserstoffe angewiesen bleiben. Mit den Vorgaben der ReFuelEU Aviation wächst der Bedarf an alternativen Flugkraftstoffen und damit auch die Relevanz, industrielle Produktionskapazitäten aufzubauen.

Gleichzeitig bestehen weiterhin Herausforderungen: Die schwankende Verfügbarkeit erneuerbarer Energien stellt neue Anforderungen an Anlagenbetrieb, Materialbeanspruchung, Speicherinfrastrukturen und regulatorische Rahmenbedingungen. Um PtL-Kraftstoffe langfristig im industriellen Maßstab herstellen zu können, müssen diese Fragestellungen adressiert und technologische Entwicklungen konsequent vorangetrieben und weiterentwickelt werden.

Das Projekt RePoSe wird im Rahmen des Gesamtkonzepts Erneuerbare Kraftstoffe mit rund 3,4 Mio. Euro durch das Bundesministerium für Verkehr gefördert und durch das Wirtschaftsministerium Hessen mit bis zu 1,25 Mio. Euro kofinanziert.

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