CO2-freie Flugzeuge: Ab 2023 startet industrielle Solarkerosin-Produktion!

Flugzeuge gelten als die größten Klimasünder unter den Fortbewegungsmitteln. Denn obwohl der Luftverkehr weltweiten nur einen Anteil von 2,8 Prozent der CO₂-Emissionen verursacht, produzieren Flugzeuge pro km mehr als 150% so viel CO₂ wie eine Reise mit dem PKW. Und sogar 1.900 Prozent mehr CO₂ als eine Reise mit Bus oder Bahn. Viele forschen daher an CO₂-neutralen Treibstoffen als Kerosin-Substitut. E-Fuels konnten sich bislang jedoch nicht durchsetzen.

Synhelion ist es als erstem Unternehmen weltweit gelungen, Synthesegas – ein Gemisch aus Wasserstoff und Kohlenstoffmonoxid – im industriellen Maßstab ausschließlich mit Prozesswärme von über 1.500°C herzustellen. Aus Synthesegas kann in industriellen Standardprozessen flüssiger Treibstoff, wie Kerosin, Benzin oder Diesel synthetisiert werden, der mit herkömmlichen Flugzeugtriebwerken und Verbrennungsmotoren kompatibel ist.

Mit der erfolgreichen Demonstration der Herstellung von solarem Synthesegas auf dem Multifokus-Solarturm des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) im nordrhein-westfälischen Jülich hat Synhelion den letzten entscheidenden technischen Meilenstein für die industrielle Produktion CO₂-neutraler Flugzeugtreibstoffe erreicht. Damit macht das Schweizer Unternehmen die Vision der Umwandlung von Sonnenlicht in Treibstoff industrietauglich.

Das von Synhelion entwickelte solarthermische Verfahren für die Produktion von synthetischen Treibstoffen benötigt keinen Strom: Die einzigartige Technologie nutzt Hochtemperatur-Solarwärme für die Herstellung von Synthesegas, woraus anschließend in industriellen Standardprozessen flüssiger Treibstoff, wie Kerosin, Benzin oder Diesel synthetisiert wird, der mit herkömmlichen Flugzeugtriebwerken und Verbrennungsmotoren kompatibel ist. Der Sun-to-Liquid-Treibstoff schließt den CO₂-Kreislauf, da er bei seiner Verbrennung nur so viel CO₂ freisetzt, wie zuvor für dessen Herstellung verwendet wurde.

Im Labor der ETH Zürich hat das Team von Synhelion bereits 2010 das erste Mal erfolgreich solares Synthesegas herstellen können. Seither bestand die Herausforderung darin, die Technologie auf einen industriellen Maßstab zu skalieren: Das ist nun gelungen. Die Kooperation mit Wood, einem weltweit führenden Anbieter von Beratungs- und Ingenieurleistungen in den Bereichen Energie- und Umwelttechnik, hat diese technische Entwicklung maßgeblich beschleunigt.

Wood liefert Synhelion ihren Reformierungsreaktor, in dem das Synthesegas erzeugt wird. Synhelion treibt diesen Reaktor nun ausschließlich mit solarer Prozesswärme an. Dafür wird die Sonnenstrahlung von einem Spiegelfeld auf den von Synhelion entwickelten Solarstrahlungsempfänger (Receiver) im Multifokus-Solarturm konzentriert. Turm und Spiegelfeld gehören zum Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Die präzise Steuerungstechnik zur Ausrichtung des Spiegelfelds wurde von Synhelion Deutschland entwickelt und installiert.

Synthesegas ist eine Mischung aus Wasserstoff und Kohlenstoffmonoxid. Die benötigten Ausgangsstoffe für die Herstellung sind Wasser und Kohlenstoff. Synhelion verwendet RED-II-zertifiziertes CO₂ und Methan aus Bioabfällen als Kohlenstoffquelle, um eine saubere Produktion zu gewährleisten.

Die Umwandlung der Ausgangsstoffe in flüssige Treibstoffe benötigt sehr viel Energie, die zwingend aus erneuerbaren Quellen stammen muss. Synhelions innovative Solartechnologie ermöglicht es, diesen Prozess erstmals von der Kraft der Sonne antreiben zu lassen.

Konkret wurde in der Anlage ein 250 kW Receiver von Synhelion mit einem 6 Meter hohen und 12 Tonnen schweren Reformierungsreaktor gekoppelt. Das System hat eine Produktionskapazität von 100 Normkubikmeter Synthesegas pro Stunde. Dementsprechend könnte eine Anlage dieser Größe jährlich rund 150.000 Liter flüssigen Solartreibstoff herstellen.

Mit der erfolgreichen Herstellung von Synthesegas im industriellen Maßstab hat Synhelion einen zentralen Meilenstein in der Skalierung der Sun-to-Liquid-Technologie erreicht. Als nächsten Schritt baut Synhelion nun ebenfalls in Jülich die weltweit erste industrielle Anlage für Solartreibstoffe, welche die gesamte Prozesskette vom konzentrierten Sonnenlicht bis zu den flüssigen Treibstoffen in industriellem Maßstab demonstrieren wird.

Die Sun-to-Liquid-Anlage DAWN wird im Rahmen des SolarFuels-Projekts umgesetzt, welches vom deutschen Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert wird. Die Anlage soll bereits im Jahr 2023 in Betrieb genommen werden und die Fluggesellschaft SWISS wird Erstabnehmerin des Solarkerosins sein. Bis 2025 ist zudem die Inbetriebnahme der ersten kommerziellen Produktionsanlage in Spanien geplant. Das Synhelion-Verfahren kann überdies auch zur Zementherstellung eingesetzt werden.

Philipp Good, CTO von Synhelion, kommentiert: "Durch die erfolgreiche Herstellung von solarem Synthesegas haben wir den Traum der Umwandlung von Sonnenlicht in Treibstoff industrietauglich gemacht. Der letzte große technische Meilenstein bei der Skalierung unserer Technologie ist damit geschafft. Nun ist der Weg geebnet für die industrielle Herstellung CO₂-neutraler Flugzeugtreibstoffe, mit der wir nächstes Jahr in Jülich beginnen wollen."