Entlang einer im CAMPFIRE-Konzept entwickelten Roadmap werden kostenoptimierte Produktionsmethoden für die Basisinnovationen als Voraussetzung der Marktetablierung von Technologien für das zukünftige globale Grüne Ammoniak-Ecosystem entwickelt. Dazu zählen elektrokeramische Dünnschichten und Katalysatoren, Reaktoren und Syntheseanlagen für die saisonale Erzeugung von Ammoniak, Ammoniak-Cracker in Hybridisierung mit Gasmotoren und Brennstoffzellen für emissionsfreie Antriebe in der Schifffahrt sowie für die stationäre Energieerzeugung.
Des Weiteren entwickelt CAMPFIRE Ammoniak-Betankungsanlagen, landseitige und seeseitige Sicherheitssysteme einschließlich der Sensorik für die Anwendung von Ammoniak-Antrieben an Bord von Yachten, Binnenschiffen und Seeschiffen. Begleitend wird der Rechtsrahmen für die Anwendung der neuen Technologien betrachtet und weiterentwickelt sowie Konzepte für die Bevölkerungs- und Kundenakzeptanz für Ammoniak als Energieträger erstellt.
Für die Distribution von grünem Ammoniak aus Import und regionalem „Green Ammonia Farming“ werden Logistik- und Infrastrukturkonzepte erstellt. Standardisierung, Normierung und Zertifizierung sowie die Entwicklung von Konzepten für das Fachkräfte-Training bilden einen weiteren Fokus.
Zur Umsetzung der Zielstellungen vereint das CAMPFIRE-Bündnis natur‑, ingenieur‑, rechts‑, wirtschaftswissenschaftliche und klimapolitische Kompetenzen und führt die Projektentwicklung mittels eines agilen Open Innovation Managements durch.
Dünnschichten
Die Herzstücke der CAMPFIRE-Energietechnologien sind elektrokeramische Membranen mit Perowskitstrukturen, die dünner als der Millionstel eines Meters sind und besonders kostengünstig und ressourcenschonend hergestellt werden können. Perowskite erweisen sich als äußerst vorteilhaft hinsichtlich der Betriebstemperaturen, ihrer mechanischen Belastbarkeit, der physikalisch-chemischer Eigenschaften und der Temperaturbeständigkeit als Hochtemperatur-Elektrolytmaterialien und können Sauerstoffionen, Protonen und Elektronen leiten.
Herstellung von elektrokeramischen Dünnschichtmembranen mittels industrietauglicher Depositionsverfahren
Grüner Ammoniak
In Zukunft sollen die weltweit etablierten konventionellen Pfade in der Ammoniaksynthese, die auf fossilen Brennstoffen beruhen, abgelöst und dezentralisiert werden. Erstmalig soll dadurch die direkte Ammoniakerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen wirtschaftlich und im Industriemaßstab realisierbar werden. Im Rahmen von CAMPFIRE werden dafür innovative Energietechnologien mit hoher Prozesseffizienz und niedrigen Kosten für die Ammoniaksynthese aus regenerativem Strom entwickelt. Oxidionenleitende Membranen ermöglichen ein effizientes Festkörper-Elektrolyseverfahren (SOEC) für die Wasserstoffsynthese aus Wasserdampf. Gemischtleitende Sauerstoff-Separationsmembranen können für die Bereitstellung von Stickstoff aus überall verfügbarer Umgebungsluft eingesetzt werden. Somit kann grüner Ammoniak besonders effizient mittels Haber-Bosch-Prozess unter Realisierung hoher Volumenströme aus Wind- oder Solarstrom hergestellt werden. Unter Einsatz von Wind- und Solarstrom kann aus Luft und Wasser durch den Einsatz von protonenleitenden Membranen auch direkt Ammoniak erzeugt werden. Dieses neue Verfahren ist eine kostengünstige und energieeffiziente Alternative zum konventionellen Haber-Bosch-Prozess.
Protonenleitende Membranen für die direkte Ammoniaksynthese aus Luftstickstoff und Wasserdampf (SSAS)
Maritime Antriebe
Ammoniak ermöglicht die Dekarbonisierung der maritimen Schifffahrt. Es ist bei Normaltemperatur bereits bei 8 bar verflüssigbar (bei Normaldruck bei ‑33°C) und kann daher leicht gespeichert und transportiert werden. Ammoniak ist wasserstoffreich und enthält Energiemengen, die mit Methanol vergleichbar sind. Im Forschungsvorhaben CAMPFIRE werden neue Technologien für die Nutzung von Ammoniak als Energieträger für die emissionsfreie Schifffahrt entwickelt und etabliert. Unser Ziel ist der Einsatz von Ammoniak in Verbrennungsmotoren und Gasturbinen in der Binnen- und Seeschifffahrt sowie die Entwicklung von Systemen für die direkte Verstromung von Ammoniak in einer Brennstoffzelle mit keramischen Membranen. Der besondere Clou: Die Endprodukte sind nur Wasser und Stickstoff, welcher gefahrlos an die Luft zurückgegeben werden kann.
CAMPFIRE Open Innovation Lab
