Zukünftige maritime Treibstoffe und deren mögliche Importkonzepte

Weltweit werden etwa 90 % des internationalen Güterverkehrs per Schiff abgewickelt. Die meisten Schiffe nutzen dabei Schweröl und sind für ungefähr 3 % des weltweiten Anteils an den CO2-Emissionen verantwortlich. Die Dekarbonisierung des Schiffverkehrs spielt eine wichtige Rolle bei der Verwirklichung einer klimaneutralen Transportwirtschaft. Daher hat sich die International Maritime Organisation (Internationale Seeschifffahrtsorganisation, IMO) das Ziel gesetzt, die Treibhausgasemissionen bis 2050 im Vergleich zu 2008 zu halbieren und gleichzeitig die CO2-Emissionen pro Tonnenmeile bis 2050 um 70 % zu senken. Um diese Ziele zu erfüllen besteht ein Bedarf an erneuerbaren Kraftstoffen, um die Umwelt- und Klimaauswirkungen der Schifffahrt kurz- und langfristig zu verringern. In dieser Kurzstudie werden alternative Kraftstoffe für die Zukunft des maritimen Sektors wie zum Beispiel Wasserstoff, Ammoniak, Methanol und flüssige organische Wasserstoffträger (LOHC) unter Berücksichtigung ihrer Produktion sowie Lagerung und Transports dargestellt. Zu Beginn der vorliegenden Kurzstudie werden Wasserstofftechnologien und Herstellungs-verfahren synthetischer Kraft- und Brennstoffe erläutert, die an Standorten mit viel Potenzial für die Erzeugung erneuerbarer Energien eingesetzt werden. Es wird ein Überblick über die Speicherung, den internationalen Transport, sowie die Binnenverteilung von Kraftstoffen zur Versorgung der Endverbraucher gegeben. Insgesamt werden die Importmöglichkeiten von erneuerbaren Kraftstoffen nach Deutschland und Europa unter technischen, ökonomischen und Sicherheitsaspekten bewertet, und anschließend werden mögliche Kandidaten für die Versorgung mit und die Anwendungsfälle von wasserstoffbasierten Kraftstoffen erläutert

Kurzstudie: Zukünftige maritime Treibstoffe und deren mögliche Importkonzepte

Weltweit werden etwa 90 % des internationalen Güterverkehrs per Schiff abgewickelt. Die meisten Schiffe nutzen dabei Schweröl und sind für ungefähr 3 % des weltweiten Anteils an den CO2-Emissionen verantwortlich. Die Dekarbonisierung des Schiffverkehrs spielt eine wichtige Rolle bei der Verwirklichung einer klimaneutralen Transportwirtschaft. Daher hat sich die International Maritime Organisation (Internationale Seeschifffahrtsorganisation, IMO) das Ziel gesetzt, die Treibhausgasemissionen bis 2050 im Vergleich zu 2008 zu halbieren und gleichzeitig die CO2-Emissionen pro Tonnenmeile bis 2050 um 70 % zu senken. Um diese Ziele zu erfüllen besteht ein Bedarf an erneuerbaren Kraftstoffen, um die Umwelt- und Klimaauswirkungen der Schifffahrt kurz- und langfristig zu verringern. In dieser Kurzstudie werden alternative Kraftstoffe für die Zukunft des maritimen Sektors wie zum Beispiel Wasserstoff, Ammoniak, Methanol und flüssige organische Wasserstoffträger (LOHC) unter Berücksichtigung ihrer Produktion sowie Lagerung und Transports dargestellt. Zu Beginn der vorliegenden Kurzstudie werden Wasserstofftechnologien und Herstellungs-verfahren synthetischer Kraft- und Brennstoffe erläutert, die an Standorten mit viel Potenzial für die Erzeugung erneuerbarer Energien eingesetzt werden. Es wird ein Überblick über die Speicherung, den internationalen Transport, sowie die Binnenverteilung von Kraftstoffen zur Versorgung der Endverbraucher gegeben. Insgesamt werden die Importmöglichkeiten von erneuerbaren Kraftstoffen nach Deutschland und Europa unter technischen, ökonomischen und Sicherheitsaspekten bewertet, und anschließend werden mögliche Kandidaten für die Versorgung mit und die Anwendungsfälle von wasserstoffbasierten Kraftstoffen erläutert

Solar calcium looping cycle for CO2 capturing in a cement plant. Definition of process pa-rameters and reactors selection

Technologies to capture carbon dioxide (CO2) from industrial processes are needed to reach the climate change goals. In case of the cement industry, calcium looping cycle (CaL cycle) for CO2 capturing has gained more attention not only because it can be integrated in an existent cement plant, but also because the calcination step of the CaL cycle can be carried out using renewable energy sources such as concentrated solar power (CSP). However, material issues associated with the continuous cycling processing of particles, such as reduction of sorption capacity and particles attrition, are the bottleneck of CaL cycle. We studied the performance of cycled limestone under real CO2 capture conditions related to cement industries using Thermogravimetric Analysis (TGA). We found that not all limestone samples can be used for this purpose, since the calcination reaction can be strongly hindered after the first calcination-carbonation step is performed. Based on TGA results as well as on reactor analysis, a solar rotary kiln and a modified rotary kiln were defined as the two reactors to enable the implementation of a solar CaL cycle into a cement plant, where the spent and crushed sorbent is directly used in the subsequent cement production process. The solar calciner has to be operated at ≈950 °C to achieve feasible residence times of the treated solid material of less than 12 min. A temperature gradient of around 50 K inside the carbonator (carbonation temperature 600–650 °C), can favour the removal of almost all CO2 content in the flue gas

Controlling thermal expansion and phase transitions in Ca1−xSrxMnO3−δ by Sr-content

Perovskite oxides of the general formula ABO3−δ, with A and B being metal cations, present themselves in various crystal structures that originate from a distorted ideal cubic perovskite. Understanding how composition, temperature, atmosphere and reduction extent of these non-stoichiometric redox materials induce structural changes on an atomic, as well as macroscopic, level is crucial to transfer newly developed materials to industrial scale applications in the redox-based energy conversion sector. Herein, Ca1−xSrxMnO3−δ (x ∈ [0,0.2]) and its micro- and macroscopic structural changes at elevated temperatures and varying oxygen partial pressure are analyzed by means of in situ high temperature XRD, DSC and dilatometry. Results are expanded by room temperature XRD of compositions with higher Sr-content up to x = 0.4. By adjusting the Sr-content, the formed crystal structure can be governed and thermal expansion can be impacted beneficially in the context of future applications utilizing monolithic structures. Phase transitions from orthorhombic to cubic were found to shift from 900 °C to 830 °C under air and to even lower temperatures under 1% O2 atmosphere. Small amounts of Sr-content (5–10%) stabilize the macroscopic structural integrity by improving the reversibility of the cyclic thermal expansion and contraction in a 1% O2 atmosphere. However, at Sr-contents of 20% an increased irreversible residual expansion within each thermal cycle becomes apparent and shows that such improvements do not follow a linear dependency with Sr-content, but most benefits in this context can be found at Sr-contents below 20%. The results demonstrate the sensitivity of such materials micro- and macroscopic characteristics to composition. In the context of utilization of monolithic structures, fabricated entirely from Ca1−xSrxMnO3−δ, in thermochemical or thermoelectric applications, the results have considerable significance as minor A-site Sr-substitution can substantially improve macroscopic stability of monolithic structures over multiple thermal cycles. Besides the often solely regarded thermodynamic characteristic, this work demonstrates the importance to consider the impact of composition on structural behavior in materials design processes including perovskites for thermochemical applications