Die zweijährige Forschungsarbeit zum Power-to-MEDME-FuE-Projekt lief vom Oktober 2023 bis zum 31. Dezember 2025. Die Wissenschaftler untersuchten die gesamte Wertschöpfungskette von Power-to-X-Produkten in Chile. Sie analysierten die Erzeugung von grünem Wasserstoff aus erneuerbaren Energien sowie die Synthese von Methanol und Dimethylether (DME). Die Bewertung umfasste technische, ökonomische, ökologische und soziale Aspekte. Die Projektergebnisse wurden bei einer Abschlussveranstaltung in Santiago de Chile präsentiert. Dort diskutierten die Beteiligten mit Stakeholdern über Investitionen, Markteinführung und internationale Kooperationen.
Chile bietet günstige Voraussetzungen für die Wasserstoffproduktion, da das Land über ein hohes Potenzial für erneuerbare Energien verfügt. Der Norden des Landes, besonders die Region Antofagasta, eignet sich zur Solarstromproduktion via Photovoltaik. Der Süden verfügt über ergiebige Windenergie-Ressourcen. Diese Kombination ermöglicht niedrige Produktionskosten für grünen Wasserstoff und seine Derivate.
Auf Basis aktueller Preise und Preistrends wird grünes Methanol mittelfristig mit grauem Methanol konkurrenzfähig sein, so Dr. Ramona Schröer, Projektleiterin am Fraunhofer IEE.
Grünes Methanol und DME ersetzen Erdgas, Flüssiggas und Kraftstoffe
Dadurch kann grünes DME in Chile Diesel, Flüssiggas (LPG) und Erdgas ersetzen. Die Anwendungen reichen von Heizungen über den Transportsektor bis zum Bergbau. DME lässt sich der fossilen Infrastruktur beimischen oder diese vollständig ersetzen. Die bestehende Flüssiggasinfrastruktur kann dabei weiter genutzt werden.
Das Projekt arbeitete mit mehreren Bergbauunternehmen zusammen. Die Forscher analysierten spezifische Einsatzprofile und Fahrzeuganforderungen. Daraus entwickelten sie Konzepte für die Nachrüstung von Schwerlast- und Offroad-Fahrzeugflotten. Der Export von grünem DME soll perspektivisch fossiles LPG schrittweise verdrängen.
Grünes Methanol eignet sich für die Schifffahrt und die chemische Industrie. Es dient als Ausgangsstoff für weitere Derivate wie nachhaltigen Flugkraftstoff (SAF). Der Export dieser Kraftstoffe bietet Chile wirtschaftliche Perspektiven.
Pilotanlage demonstriert DME-Reaktivdestillation
In dem Forschungsprojekt nahmen die Forschenden eine 7,5 Meter hohe Pilotanlage zur DME-Reaktivdestillation in Betrieb. Der Prozess wurde technisch validiert. Derzeit untersuchen die Wissenschaftler die Skalierung und Kommerzialisierung der Technologie. In dem Vorhaben entwickelten die Forschenden kostengünstigere Katalysatoren für PEM-Elektrolyseure. Die Leistungsfähigkeit bleibe dabei erhalten, so das Fraunhofer IEE. Ein neues Sensorkonzept überwacht industrielle CO₂-Quellen während des Prozesses.
Die Wissenschaftler führten detaillierte dynamische Simulationen der Gesamtprozesskette durch. Sie untersuchten auch die Integration von Festoxidelektrolyseuren (SOEC). Die Ergebnisse zeigen: Einfache lineare Modelle bilden die komplexen Wechselwirkungen beim Einsatz von solarthermischen Kraftwerken (CSP) nicht ausreichend ab. Eine detaillierte thermo-hydraulische Betrachtung ist für die Systemauslegung entscheidend.
An dem Power-to-MEDME-FuE-Projekt beteiligten sich neben dem Fraunhofer IEE auch das Fraunhofer Chile Research, das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, das Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik und Mikrosysteme IMM, das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC mit seinem Zentrum HTL, das Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP sowie das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS. Auch die RWTH Aachen, das Research Institute on Lifelong Learning (RILLL) und die Deutsch-Chilenische Industrie- und Handelskammer AHK Chile wirkten mit.
