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Große Technologiesprünge erfordern große Investitionen. Diese kann die Branche der Erneuerbaren Energien noch nicht in dem Umfang bewältigen, wie es die über Jahrzehnte etablierte fossile Energiewirtschaft kann. BtL ist neben Cellulose-Ethanol der aktuell vielversprechendste Biokraftstoff der 2. Generation. Die Herstellung von BtL ist innovativ und kompliziert. Die Bioenergie kann indirekt von den riesigen Investitionen profitieren, welche in innovative fossile Anlagenkonzepte getätigt werden. Ein gewaltiges Beispiel ist Pearl GtL von der Royal Dutch Shell und der Qatar Petroleum in Katar. Welche Schnittstellen zwischen BtL und GtL sind vorhanden und welche BtL-Projekte gibt es in Europa?

Warum nicht von den Großen Lernen?

Nach der Insolvenz der Choren Industries GmbH vor 3 Monaten und der vorläufigen (?) Schließung der laufenden Demonstrationsanlage für die Herstellung von Biomass-to-Liquid (BtL) hat das Verfahren zur Verflüssigung von Biomasse in Deutschland einen herben Rückschlag hinnehmen müssen.

Dabei sollte aber nicht vergessen werden, dass nach bisherigen Erkenntnissen nicht die fehlende Machbarkeit des BtL-Verfahrens Schuld an der Insolvenz gewesen ist, sondern vor allem kurzfristige Finanzierungsprobleme und eventuelle Managementfehler (Fehlkalkulierung beim Holzpreis) als Gründe genannt werden.

Bei Biokraftstoff-Pionierprojekten dieser Art und Größenordnung fehlen ganz einfach Erfahrungswerte, welche bei bereits etablierten Anlagenkonzepten und Energieressourcen vorhanden sind. Warum also nicht von den erfolgreichen Großanlagen im Bereich der fossilen Energiewirtschaft lernen?

In Katar wird gerade von dem Mineralölunternehmen Royal Dutch Shell ein GtL-Projekt realisiert, welches sogar weit über eine Demonstrationsanlage hinausgeht und welches einer innovativen Technologie zum Durchbruch verhelfen könnte, die auch für die Weiterentwicklung der regenerativen Bioenergie nützlich ist. GtL steht hierbei für Gas-to-Liquid und nutzt Erdgas zur Herstellung von hochwertigen fossilen Kraftstoffen.

Ist ein solches „Lernen von den fossilen Riesen“ unpässlich für Jemanden der sich der regenerativen Bioenergie verschrieben hat? Ich finde es zumindest auch vernünftig, denn wir brauchen Biokraftstoffe der 2.Generation und wenn wir für ihre erfolgreiche Einführung auch über den Tellerrand schauen können – warum sollten wir das nicht tun?

Deshalb möchte ich den Fokus in diesem Artikel etwas weiter ziehen und einen Blick auf eine Großanlage legen, welches ebenfalls zur XtL-Familie gehört und die in den letzten Monaten mit der Produktion begonnen hat.

Shell hat sich außerdem an der Pilotanlage der Choren Industries GmbH beteiligt, um die Entwicklung des BtL-Verfahrens voranzutreiben. Siehe hierzu auch den Artikel „Shell invests in Choren BtL Technologie“ aus dem Jahr 2005.

Was ist Biomass-to-Liquid (BtL)?

Auf den Punkt gebracht ist BtL die Bezeichnung für einen flüssigen Bioenergieträger, der durch die Vergasung von fester Biomasse und der anschließende Verflüssigung des Gases gewonnen wird.

Aus dem heterogenen Rohstoff Biomasse wird eine homogene Flüssigkeit. Dabei hat die entstehende Flüssigkeit einen hohen Energiegehalt und ist weitgehend CO2-neutral. Außerdem kann mit Holz oder Stroh auf Biomasse-Rohstoffe zurückgegriffen werden, die nicht mit dem Anbau von  Nahrungsmitteln konkurrieren.

BtL zählt deshalb zu den Biokraftstoffen der 2.Generation.

Im Folgenden eine kurze Übersicht über die wichtigsten Verfahrensschritte, die für die Herstellung von BtL-Kraftstoffen benötigt werden.

BtL Herstellung mit Pyrolyse und Fischer-Tropsch-Synthese

Einen tieferen Einstieg in die Herstellung des Biokraftstoffs der 2.Generation bietet der BtL-Artikel der Wikipedia.

Katar – Reichtum auf vielen Ebenen

Die Staatsfläche von Katar umfasst nur ein 30igstel der Fläche Deutschlands. Hierbei verfügt Katar aber über das drittgrößte Bruttosozialprodukt pro Kopf der Erde (2010) und wird nur noch von Luxemburg und Norwegen übertroffen.

Bei den größten Erdgasvorkommen steht Katar ebenfalls an 3.Stelle nach Russland und dem Iran. Der Wohlstand des kleinen Landes ist deshalb eng mit den riesigen Vorkommen an fossilen Rohstoffen verbunden. So ist das North Gas Erdgasfeld von Katar mit einem Volumen von etwa 7.500 Milliarden Kubikmetern das größte Naturgasfeld der Erde. Deutschland verbraucht zum Vergleich pro Jahr etwa 100 Milliarden m3 Erdgas und könnte durch das North Gas Feld 75 Jahre lang versorgt werden.

Es ist also jede Menge Erdgas in Katar vorhanden, welches in flüssigen Kraftstoff (Diesel, Kerosine) umgewandelt werden kann. Deshalb ist GtL-Pearl natürlich sehr bewusst und langfristig in Katar realisiert worden.

In Katar wird außerdem die Fußballweltmeisterschaft 2022 ausgetragen.

Pearl GtL – zwei Ölunternehmen und ihre Anlagenperle

In einer wenig schönen Muschel (englisch Shell) steckt eine wunderschöne Perle (Pearl). Das hört sich ein wenig nach einer Zeile aus einer arabischen Version des Märchens um Aschenputtel an.

Mineralölunternehmen sind in der breiten Bevölkerung nicht unbedingt „Everybodies Darling“ und haben den Charme der riesigen Industrieanlagen die sie betreiben. In der Presse hört man in regelmäßigen Abständen von Umweltschäden oder gestiegenen Kraftstoffpreisen. Auf der anderen Seite leisten die Mineralölkonzerne den großer Beitrag, dass sie zahlreiche Arbeitsplätze zur Verfügung stellen und uns mit Rohstoffen oder Energie versorgen, auf welche die Meisten von uns nicht verzichten können oder wollen. Dieses ambivalente Image teilen die meisten Ölmultis weltweit.

Vielleicht war die Namensgebung der niederländischen Royal Dutch Shell für das Großprojekt „Pearl GtL“ sogar eine selbstironische Anspielung auf das den Mineralölkonzernen typische düstere Image. Das ist allerdings eine Interpretation von mir und wahrscheinlich nicht der Hauptgrund für den schillernd klingenden Namen. Trotzdem, auch Unternehmen der Mineralölwirtschaft können innovative und leuchtende Ideen hervorbringen. Außen Pfui, Innen hui.

Verfahren zur Herstellung von BtL und GtL Shell

Schnittmenge zur Herstellung von BtL und GtL

Upscale von Fischer-Tropsch für GtL oder BtL gelungen

In die Planung und Errichtung des Großprojekts Pearl GtL am Standort Ras Laffan (Katar) waren 52.000 Personen involviert. Am Bau der Anlage waren auch die beiden DAX Schwergewichte MAN AG und Linde AG beteiligt.

In nur 4.5 Jahren Bauzeit und 35 Jahren F&E wurde die Anlage realisiert, welche im Juni 2011 mit der Kraftstoff-Produktion begonnen hat und im Jahr 2012 ihre volle Auslastung erreichen soll. Lesen Sie hierzu auch einen interessanten Artikel zu Pearl GtL in der Financial Times.

Für eine unvorstellbare Summe von 18 Milliarden Euro wurde eine Anlage errichtet, welche Erdgas aus dem 60 km offshore gelegenen Erdgasfeld North Gas in flüssige Kraftstoffe (z.B. Diesel, Kerosine) umwandeln kann. Die erzeugten Kraftstoffe aus Erdgas weisen eine verbesserte CO2-Bilanz als klassische Kraftstoffe auf Mineralölbasis auf.

Pro Tag können bei voller Kapazität aus 45 Millionen m3 Erdgas etwa 22.000 m3 Flüssigkraftstoff hergestellt werden. Diese Menge ist ausreichend, um etwa 160.000 PKWs für einen Tag mit Kraftstoff zu versorgen. GtL wird in Deutschland auch der Kraftstoffsorte V-Power-Diesel beigemischt.

Wie die Grafik zu Beginn dieses Abschnitts zeigt, gibt es technologische Schnittmengen zwischen der Herstellung von BtL- und GtL-Kraftstoffen. Allerdings entfällt bei der Herstellung von GtL, die seit Anfang der 1990iger etabliert ist, komplett die erste Phase der BtL-Gewinnung. Beim GtL-Verfahren liegt bereits ein Gas vor, welches „nur“ noch verflüssigt werden muss.

Hier eine Vorstellung von Pearl GtL durch Andy Brown, dem Executive Vice President und Betriebsführer der GtL-Anlage.

Bei Technologietransfer für BtL bleibt die Brainpower in  der Familie

Synergien zwischen biomass-to-liquid (BtL) und gas-to-liquid (GtL) sind ausschließlich im zweiten Verfahrensschritt der BtL-Herstellung, der Synthese des Gases mit Fischer-Tropsch, zu finden und weniger bei der Vergasung (Pyrolyse) der Ausgangsstoffe.

Shell hat für die Weiterentwicklung des Fischer-Tropsch-Verfahrens, den Upscale des Prozesses und den verbundenen Technologien von Pearl GtL über 1 Millionen Arbeitsstunden investiert und zahlreiche Versuche zur Verbesserung des Konzepts durchgeführt. Diese geleistete Brainpower sollte umfassend genutzt werden!

Sollte die GtL-Anlage erfolgreich laufen, könnten Teile der Gassynthese an andere XtL-Anlagen verkauft werden. In diesem Fall kann auch die Herstellung von BtL-Biokraftstoffen von der Verfahrenstechnik der GtL-Anlage profitieren. BtL ist in der Lage die CO2 Bilanz von XtL-Kraftstoffen nochmal deutlich zu verbessern.

Biomass-to-Liquid (BtL) Projekte in Europa

In einem Artikel „Choren – Aus der Traum“ von Karsten Wiedemann in der September-Ausgabe des neue energie Magazins ist eine Liste von BtL-Projekten in Europa enthalten. Diese möchte ich für einen besseren Überblick noch abschließend nennen.

  1. Choren | Herstellung von BtL-Biokraftstoffen aus Holz | Freiberg
  2. Bioliq | Bioliq 2 für BtL-Biokraftstoffe aus Bioabfällen | Karlsruhe
  3. Cutec | Erforschung der BtL-Synthese | Clausthal-Zellerfeld
  4. Europäisches Zentrum für Erneuerbare Energien | Synthetisches Bioerdgas aus Holz | Güssing, Österreich
  5. Neste Oil | NExBTL Herstellung | Porvoo, Finnland
  6. Thyssen Krupp Udhe GmbH| PRENFLOTM-Verfahren für BioTfuel | 2 Anlagen in Frankreich
  7. CEA | BtL-Pilotanlagen | Bure/Saudron, Frankreich

Fazit zur möglichen Zusammenarbeit von GtL und BtL

Die Pearl GtL Anlage bietet eine gute Chance für eine Zusammenarbeit von fossilen und regenerativen Energiesystemen. Die Erfolgsgeschichte der fossilen Mineralölunternehmen basiert immerhin auch auf der jahrzehntelangen Förderung durch die Politik und somit die Bevölkerung. Deshalb sollten „die Großen“ beim Klimaschutz mit gutem Beispiel vorangehen und gesellschaftliche Verantwortung übernehmen.

Bei einem kostengünstigen Technologietransfer des Fischer-Tropsch-Verfahrens an BtL-Anlagen als Beitrag zum Klimaschutz bleibt die Brainpower in der XtL-Familie.

Da ich bei allem Streben nach effizienter Verfahrenstechnik und größeren Anlagen vor allem an die dezentrale Stärke der Bioenergie glaube, sollten und werden kommende BtL-Anlagen deutlich kleiner ausfallen, als die von Shell und Qatar Petroleum realisierte GtL-Anlage.

Erdgas hat sich teilweise in riesigen, zusammenhängenden und räumlichen Feldern gesammelt, wodurch der Bau von großen Anlagen zur Ernte des Erdgases bis zu einem gewissen Grad rechtfertigen lässt. Nicht so bei Biomasse. Nachwachsende Biomasse muss von weit verteilten und flächigen Wachstumsorten zur Anlage transportiert werden, weshalb aus Gründen der Energiebilanz viele kleinere Anlagen eine vernünftigere Alternative darstellen.

Ich bin überzeugt, dass die fossile und die regenerative Energiewirtschaft trotz der ebenfalls vorhandenen Konkurrenzsituation in vielen Fällen zusammenarbeiten können, so dass für beide Energiesysteme Synergien entstehen und der Klimaschutz ernsthaft vorangetrieben werden kann.

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