ASCENDANCE

Das Projekt ASCENDANCE(German-Chilean research network for advanced decentralised renewable energy solutions) hat als Hauptziel, ein binationales Forschungsnetzwerk zwischen Deutschland und Chile aufzubauen. Dieses Netzwerk wird sich auf die Entwicklung von fortschrittlichen dezentralen Lösungen für erneuerbare Energien konzentrieren.

Das Projekt konzentriert sich auf mehrere Schlüsselaspekte:

• Die Erzeugung von erneuerbarem Strom aus Wind oder Photovoltaik an abgelegenen Standorten mit wenig Infrastruktur: Das Projekt konzentriert sich auf die Erzeugung von Strom aus erneuerbaren Energiequellen wie Wind und Photovoltaik, insbesondere in geografisch isolierten Gebieten mit begrenzter Infrastruktur in Chile. Denn Chile verfügt über Regionen mit hohem Potenzial für erneuerbare Energien, wie die Region Antofagasta mit hoher Sonneneinstrahlung und Patagonien mit starken und konstanten Winden, aber diese Gebiete sind oft dünn besiedelt und weit von den Nachfragezentren entfernt. Der Transport von Energie aus diesen Regionen in die zentralen Gebiete ist kostspielig und stößt aufgrund der bestehenden Übertragungsinfrastruktur an Grenzen. Daher wird die Erzeugung erneuerbarer Energie auf lokaler Ebene als entscheidend angesehen.
• Die Verbindung dieser Produktion mit der Elektrolyse zur Herstellung von grünem Wasserstoff: Sobald der Strom aus erneuerbaren Energien erzeugt ist, soll er durch Elektrolyse von Wasser zur Herstellung von grünem Wasserstoff genutzt werden. Die Elektrolyse ist ein grundlegender Prozess in den Power-to-X-Wertschöpfungsketten. Es ist jedoch zu beachten, dass die Herstellung von grünem Wasserstoff durch Elektrolyse mit erheblichen Energieverlusten verbunden und ein kostspieliger Prozess ist. Der erzeugte grüne Wasserstoff kann direkt genutzt oder in andere Energieträger umgewandelt werden.
• Die optionale Synthese von chemischen Energieträgern aus grünem Wasserstoff, wie Ammoniak, Methanol oder Kohlenwasserstoffe, über Power-to-X-Routen: Das Projekt sieht die Synthese verschiedener chemischer Energieträger aus dem erzeugten grünen Wasserstoff vor. Die Herstellung dieser Energieträger ermöglicht eine einfachere Speicherung und den Transport der umgewandelten erneuerbaren Energie. Die Machbarkeit dieser Power-to-X-Routen wird vor dem Hintergrund der Bedürfnisse sowohl Chiles (Emissionsminderung, Exportpotenzial) als auch Deutschlands (Bedarf an nachhaltigen Energieimporten) analysiert. Power-to-X-Prozesse umfassen im Allgemeinen zwei Schritte: erstens die Umwandlung von inerten Einsatzstoffen (Wasser, CO2, Stickstoff) in energiereiche Verbindungen (Wasserstoff, Kohlenmonoxid oder Synthesegas) durch Elektrolyse oder Plasma; zweitens die Synthese der gewünschten Produkte aus diesen Zwischenverbindungen.
• Netzintegration und transienter Betrieb von dezentralen Power-to-X-Anlagen: Das Projekt befasst sich mit der Notwendigkeit, dezentrale Power-to-X-Anlagen in bestehende Stromnetze zu integrieren und ihren transienten oder dynamischen Betrieb zu untersuchen. Ein flexibler Betrieb ist ein wünschenswerter Aspekt, um die Nutzung der intermittierenden erneuerbaren Energien (Wind und Sonne) zu maximieren und den Bedarf an Zwischenspeichern zu minimieren. Die meisten experimentellen Untersuchungen zu Power-to-X haben sich jedoch auf den stationären Betrieb konzentriert, und es gibt nur wenige experimentelle Daten zum dynamischen Verhalten größerer Anlagen. Ein besseres Verständnis der Auswirkungen der Elektrolyse auf das Stromnetz und der Auswirkungen der Netzqualität auf die verschiedenen Elektrolyse-Technologien wird ebenfalls angestrebt.
• Kohlenstoffabscheidung aus Biomasse/Bioenergie oder durch Extraktion von Kohlendioxid aus der Umgebungsluft oder dem Meerwasser: Für die Synthese einiger chemischer Energieträger (wie Methanol oder Kohlenwasserstoffe) wird eine Kohlenstoffquelle benötigt. Im Rahmen des Projekts werden verschiedene Kohlenstoffquellen untersucht, darunter Biomasse und Bioenergie sowie die Abscheidung von Kohlendioxid direkt aus der Umgebungsluft oder dem Meerwasser. Die Gewinnung von CO2 aus der Luft oder dem Meer ist vor allem dann von Bedeutung, wenn keine hochkonzentrierten punktuellen CO2-Quellen zur Verfügung stehen.
• Wassermanagement für Power-to-X-Anlagen, einschließlich der Versorgung mit Reinwasser für die Elektrolyse, Kühlwasser und Abwasseraufbereitung zur Wiederverwendung: Wasser ist eine entscheidende Ressource für Power-to-X-Prozesse, insbesondere für die Elektrolyse, die hochreines Wasser erfordert. Das Projekt berücksichtigt auch den Bedarf an Kühlwasser und die Aufbereitung von Abwasser und Kühlwasser, das für die Wiederverwendung in der Elektrolyse oder als Kühlwasser oder für die Einleitung in die kommunalen Abwassersysteme verwendet wird. Ein effizientes Wassermanagement ist vor allem in Trockengebieten wichtig, um den Bedarf an Süßwasser zu minimieren.

Neben den technologischen Aspekten zielt das Projekt darauf ab, Kompetenzen in den ökologischen und sozialen Dimensionen der Energiewende sowie in geopolitischen Fragen zu integrieren. Dazu werden Vertreter des chilenischen öffentlichen Sektors sowie deutsche Start-ups und kleine und mittlere Unternehmen, die in diesem Bereich tätig sind, in das Netzwerk eingebunden.

ASCENDANCE basiert auf ersten Kontakten zwischen dem KIT und der Universität von Chile sowie der Universität von Magallanes. Um diese Zusammenarbeit systematisch auszubauen, werden zwei Workshops, einer in Chile und einer in Deutschland, sowie eine Reihe von Online-Meetings durchgeführt.

Ein weiterer wichtiger Bestandteil des Projekts ist die gemeinsame Entwicklung eines deutsch-chilenischen Modulkurses zu Power-to-X-Technologien und verwandten Aspekten der Energiewende, der auf einem bestehenden Kurs am KIT aufbaut. Außerdem wird ein Power-to-X-orientiertes Forschungspraktikum für Master- und Doktoranden entwickelt, das an chilenischen Universitäten durchgeführt werden soll. Dies wird Chile dabei helfen, die notwendigen Fähigkeiten für die Einführung fortschrittlicher Technologien für erneuerbare Energien zu entwickeln.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ASCENDANCE ein Projekt zur Schaffung eines deutsch-chilenischen Forschungsnetzwerks ist, das sich auf dezentrale erneuerbare Energielösungen und Power-to-X konzentriert und darauf abzielt, die Zusammenarbeit in Forschung und Entwicklung sowie die akademische Ausbildung zu fördern und den Eintritt deutscher Unternehmen in den chilenischen Markt für saubere Energien zu erleichtern.

Die erste deutsch-chilenische Sommerschule zu Power-to-X fand im Januar 2025 in Punta Arenas, Chile, im Rahmen des ASCENDANCE-Projekts statt. Außerdem finden Sie ein Interview mit Prof. Dr.-Ing. habil. Roland Dittmeyerdem Leiter des Instituts für Mikroverfahrenstechnik (IMVT), zu entdecken mehr über seine Rolle im Projekt "Power-to-X-Technologien für die Energie- und Verkehrswende".