Synhelion ist es „als erstem Unternehmen weltweit“ gelungen, im industriellen Maßstab Synthesegas ausschließlich mit Solarwärme als Energiequelle herzustellen. Demonstriert wurde der Verfahrensschritt auf dem Multifokus-Solarturm des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) im nordrhein-westfälischen Jülich. „Damit wurde der letzte entscheidende technische Meilenstein für die industrielle Produktion CO2-neutraler Flugzeugtreibstoffe erreicht“, berichtet das Schweizer Unternehmen.
Synhelion hat ein solarthermisches Verfahren für die Produktion von synthetischen Treibstoffen entwickelt, das keinen Strom benötigt. Die 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. „Ein solcher 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.“
Synthesegas wird erstmals unter Einsatz von Solarwärme erzeugt
Im Labor der ETH Zürich hat das Team von Synhelion bereits 2010 das erste Mal erfolgreich solares Synthesegas herstellen können. Seither bestand die Herausforderung nach Angaben des Unternehmens 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, habe die technische Entwicklung maßgeblich beschleunigt. Wood liefert Synhelion den Reformierungsreaktor, in dem das Synthesegas erzeugt wird. Synhelion treibt ihn 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). Das DLR-Institut für Solarforschung betreibt am Standort zwei Solartürme sowie ein etwa rund zehn Hektar großes Feld mit mehr als 2.000 beweglichen Spiegeln (Heliostaten). Sie fangen das Sonnenlicht ein, bündeln es und lenken es zu den beiden Solartürmen. Die Anlage dient vor allem dazu, solare Bestrahlungstests durchzuführen. Mit ihr entwickeln Forschende des DLR zusammen mit Industrieunternehmen Komponenten und Systeme für kommerzielle solarthermische Kraftwerke.
Die Steuerungstechnik zur Ausrichtung des Spiegelfelds wurde von Synhelion Deutschland entwickelt und installiert. 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 Nm³ Synthesegas pro Stunde. Dementsprechend könnte eine Anlage dieser Größe jährlich rund 150.000 Liter flüssigen Solartreibstoff herstellen.
Das Synthesegas ist eine Mischung aus Wasserstoff und Kohlenstoffmonoxid. Die benötigten Ausgangsstoffe für die Herstellung sind Wasser und Kohlenstoff. Synhelion verwendet nach eigenen Angaben 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 Solartechnologie ermögliche es, diesen Prozess erstmals von der Kraft der Sonne antreiben zu lassen.
Produktion von Solarkerosin als nächster Schritt
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, die die gesamte Prozesskette vom konzentrierten Sonnenlicht bis zu den flüssigen Treibstoffen in industriellem Maßstab demonstrieren soll. Die Anlage wird im Rahmen des SolarFuels-Projekts umgesetzt, das vom Bundeswirtschaftsministerium (BMWK) gefördert wird. Die Anlage soll bereits im Jahr 2023 in Betrieb genommen werden und die Fluggesellschaft Swiss wird Erstabnehmerin des Solarkerosins sein.
