Mit dem zunehmenden Anteil fluktuierender erneuerbarer Energien wächst der Bedarf an flexiblen Lösungen zur Speicherung und zum Transport großer Energiemengen. Wasserstoff nimmt hierbei eine zentrale Rolle ein, ist jedoch insbesondere hinsichtlich Speicherung und Ferntransport mit erheblichen technischen Herausforderungen verbunden. Ein vielversprechender Ansatz besteht in der chemischen Energiespeicherung in Eisen: Eisenoxid wird mit grünem Wasserstoff zu metallischem Eisen reduziert, das als fester Energieträger gespeichert und transportiert werden kann. Am Zielort wird das Eisen mit Wasserdampf reoxidiert und dabei Wasserstoff wieder freigesetzt. Die Effizienz und technische Realisierbarkeit dieses Redoxkreislaufs werden maßgeblich durch die Reaktionskinetik der eingesetzten Eisenerze bestimmt.

Trotz der Bestrebung die Entsorgung von Abfallströmen möglichst nachhaltig zu gestalten, werden weiterhin große Mengen an Abfällen unter hohen CO₂-Emissionen thermisch verbrannt. Im Forschungsprojekt CELINA wird ein innovativer Ansatz verfolgt, um diese schwer vermeidbaren CO₂-Emissionen zu reduzieren: In einer zirkulierenden Wirbelschicht mit nachgeschalteter partiellen Oxidation (POX) mittels Plasma werden nicht recycelbare Abfälle zu hochreinem Synthesegas und anschließend zu Methanol umgewandelt – einem zentralen chemischen Grundstoff und Energieträger der Zukunft.

Die gezielte Aufspaltung von im Synthesegas enthaltenen Kohlenwasserstoffen in der POX ist entscheidend für die Synthesegas- & Methanolqualität und damit auch für die Effizienz des gesamten Prozesses. Daher sind simulative Untersuchung der POX mittels Aspen Plus für einen erfolgreichen experimentellen Betrieb im 1 MW_th Pilot-Maßstab unabdingbar.

Die zyklische Reduktion und Oxidation von Metalloxiden stellt einen vielver-sprechenden Ansatz zur Energiespeicherung sowie zur flexiblen, CO₂-freien Bereitstellung von Wärme und Strom dar. Die Reduktion von Eisenoxid ist da-bei ein zentraler Prozessschritt innerhalb eines metallbasierten Energiespei-cherkonzepts. Sie erfolgt in Wirbelschichtreaktoren unter Nutzung von grünem Wasserstoff zur chemischen Speicherung von Energie.

Die Transportsektoren Luft- und Schifffahrt sind schwierig zu elektrifizieren. Biofuels mit negativen CO2-Emissionen können einen erheblichen Beitrag zur Nachhaltigkeit dieser Sektoren leisten. Am EST wurden dafür im Rahmen des Forschungsprojekts CARBIOW Reststoffe aus Biomasse in einem Wirbelschichtreaktor im 1 MWth Pilot-Maßstab und Labor.Maßstab zu Synthesegas umgewandelt. Nun soll der Prozess genauer mithilfe Simulationen in Aspen Plus untersucht werden. Prozesssimulationen untersucht werden.