Vorbereitung einer Produktionsinfrastruktur für e Kerosin und Koppelprodukte für Verarbeitung/Produktion/ Qualitätssicherung und Logistik am Beispiel der MiRO

In dem vorliegenden Projekt „Vorbereitung einer Produktionsinfrastruktur für e-Kerosin und Koppelprodukte für Verarbeitung/Produktion/Qualitätssicherung und Logistik am Beispiel der MiRO“ wurde eine geeignete Infrastruktur für Produktion und Logistik am Beispiel der Mineraloelraffinerie Oberrhein (MiRO) konzipiert und bewertet. Die der Studie zugrundeliegende Annahme ist eine Produktion von erneuerbar erzeugtem Kerosin (re-Kerosin, z.B. auf Basis von Methanol am Standort MiRO) zur Versorgung der Flughäfen Stuttgart (STR) und Flughafen Karlsruhe/Baden-Baden (FKB). Der Produktionshochlauf der Kerosinbedarfe des Landes Baden-Württemberg wurde anhand aktueller Zahlen und Entwicklungen modelliert und den Betrachtungen zugrunde gelegt.
Um sowohl eine flexible Anpassung des Produktspektrums der MiRO an den langfristig sich entwickelnden Bedarf zu ermöglichen, wurden im Projekt die Auswirkungen der Prozessparameter der reFuels-Prozesse auf die Ausbeute der verschiedenen Kraftstoffe sowie die dabei erzielte Produktqualität untersucht.
Entwicklung eines Vorhersagemodells für die Teilproduktverteilung und Qualität der Syntheseprodukte einer re-Kerosin-Synthese
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Fischer-Tropsch-Prozesse als auch Methanol-basierte Prozesse sind Syntheseprozesse für re-Kerosin mit hohem Technologie-Reifegrad. Die Variabilität der Produktion wurde ausgehend von vorangegangenen Erfahrungen1, Ergebnissen der Literatur und experimentellen Untersuchungen Methanol-basierte Prozesse analysiert. Die Wahl der Prozessparameter beeinflusst sowohl die Ausbeute an re-Kerosin in der Summe der Syntheseprodukte, als auch seine Eigenschaften. Basierend auf diesen Analysen wurde ein Modell erarbeitet, dass die Produktspektren für unterschiedliche Prozessparameter vorhersagen kann. Damit wird die Grundlage für eine gezielte, produktflexible Steuerung des Prozesses gelegt. Weiterhin wurde
Optimierung der Ausbeute des re-Kerosins aus der Menge der Teilprodukte
mit Blick auf das im ersten Arbeitspaket erarbeitete Modell untersucht, wie durch gezielte Anpassung der Produktionsparameter und der Produktaufbereitung das Produktspektrum einer e-Methanolbasierten reFuels-Produktion gezielt angepasst und qualitativ optimiert werden kann. Die Analyse der jeweiligen Teilprodukte erfolgte mit Blick auf die Bereitstellung spezifikationsgerechter Kraftstoffe (Kerosin, Diesel und Benzin), sowie die physikalischen Parameter, die besonders beim Kerosin ein Qualitätsmerkmal darstellen. Durch die Integration der Produktqualität in die Untersuchungen wird sichergestellt, dass am Ende ein normgerechtes und somit ein verkaufsfähiges Produkt entsteht.
Das so generierte Wissen um den Prozess und die Produkte trägt dazu bei, die Risiken für eine Umsetzung in größerem Maßstab zu reduzieren und erhöht somit die Chancen für eine erfolgreiche kommerzielle Umsetzung. Mithilfe des Modells kann der Prozess weiterhin im Rahmen zukünftiger Studien gezielt optimiert werden, um die Selektivität zu bestimmten Kraftstofffraktionen sowie die Produktqualität zu steigern.
Konzeptstudie zur Entwicklung einer skalierbaren Infrastruktur für Kerosin-Fraktionen unter Berücksichtigung geographischer und technischer Rahmenbedingungen
Basierend auf den Ergebnissen einer bei einem Beratungsunternehmen in Auftrag gegebenen und im kritischen Austausch mit dem KIT und MiRO durchgeführten Studie wurden Konzepte für den Transport, das Blending und die Qualitätssicherung von Sustainable Aviation Fuel (SAF) mit fossilem Kerosin betrachtet. Der Begriff „SAF“ umfasst biobasierte oder strombasierte Kerosinkomponenten. In der Studie wurden sowohl die Effizienz der Logistikkette, wie auch die Liefersicherheit von den Produktionsstandorten bis zu den Flughäfen im Land Baden-Württemberg, bewertet. Dazu wurden zahlreiche Interviews mit relevanten Akteuren aus der Industrie geführt sowie bestehende Regeln und Gesetze evaluiert.
Für den Standort des Kerosin-Blendings wurden vier Möglichkeiten verglichen:
1. Blending @MiRO: Produktion synthetischer Blending-Komponenten (SBC) an der MiRO und Blending des re-Kerosins an der MiRO-Raffinerie,
2. Blending @Tanklager: Produktion synthetischer Blending-Komponenten (SBC) an der MiRO und Blending des re-Kerosins an einem bestehenden Tanklager,
3. MiRO reiner SBC-Produzent: eine reine Produktion synthetischer Blending-Komponenten (SBC) an der MiRO ohne Inverkehrbringung durch die MiRO-Gesellschafter
4. Blending @Airport: Produktion synthetischer Blending-Komponenten (SBC) an der MiRO und die Durchführung von Blending des re-Kerosins am Flughafen.
Das Ergebnis der Studie ist, dass Option 1 mit der MiRO-Raffinerie als Produzent der re-Kerosin Blending-Komponente (SBC-Produzent) und als Dreh- und Angelpunkt unter Berücksichtigung einer Infrastruktur für Kerosin die ökologisch wie auch ökonomisch sinnvollste Möglichkeit darstellt. Dafür muss aber entschieden werden, wie viel fossiles Kerosin die MiRO selbst herstellen wird oder bereit ist in die Raffinerie zu importieren. Option 2 – Blending in einem nahegelegenen Tanklager ist auch eine realisierbare Alternative. Hierbei werden ein oder mehrere Tanklager in die Blending- und Distributionshubs integriert. Diese Tanklager haben schon Jet-, SAF- und Blending-Kompetenzen und -Kapazitäten und sind an der derzeitigen Kerosinversorgung beteiligt. Option 3 fehlt wegen der Notwendigkeit eines offenen Handels der SBC-Komponenten der Vorteil einer gesicherten Lieferung an STR und FKB. Aufgrund von geringem Platzangebot und Sicherheitsbedenken erweist sich Blending am Flughafen als nicht geeignet und schließt Option 4 aus. Für die Flughäfen Stuttgart und Karlsruhe sind weiterhin Standorte für SAF-Blending wichtig, die sich gut anpassen lassen und nah an den Flughäfen liegen. Für die Umsetzung ist an den jeweiligen Standorten in der Regel eine moderate Investition ausreichend. Der Nutzen liegt in der Flexibilität, Versorgungssicherheit und Redundanz der Versorgung.