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Verkehrswende: Sollten LKW ihre CO2-Emissionen selbst wieder einfangen?

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Schweizer Forscher stellen patentiertes Konzept zur 90-Prozent-Reduktion der CO2-Emissionen von LKW und Bussen vor.

Forscher aus Lausanne haben eine Möglichkeit gefunden, den CO2-Ausstoß von Diesel-LKW um 90 Prozent zu reduzieren. Dabei wird das CO2 in der Abgasanlage abgetrennt, in eine Flüssigkeit umgewandelt und im Fahrzeug gespeichert. Das so gefilterte CO2 könnte, so die Idee der EPFL-Forscher an eine Tankstelle geliefert werden – und dort mit erneuerbarer Energie wieder in Treibstoff gewandelt werden.

Die Idee der Schweizer Forscher schließt den CO2-Kreislauf von LKW und Bussen. Denn ein entscheidendes Problem der Verkehrswende ist: Wie wollen wir es schaffen, den gigantischen Fahrzeugpark in Deutschland, Europa oder auf der Welt in den kommenden Jahrzehnten durch Elektrofahrzeuge zu ersetzen? Für viele Diesel-Fahrzeuge, die ihre Lebensdauer noch längst nicht erreicht haben, wäre das reine Ressourcenverschwendung.

Da passt die Idee der Schweizer Forscher um François Maréchal gut: Die Filterung des CO2 am Auspuff wäre zwar mit Nachteilen durch Gewichtszunahme am Fahrzeug verbunden, würde aber die dezentrale Herstellung synthetischer Kraftstoffe aus der Luft durch die Filterung des CO2 effizienter und günstiger machen.

Wenn man bedenkt, dass Tankstellen in Zukunft ohnehin eigene Energieerzeugung und große Speicherkapazitäten benötigen, um mehrere Elektroautos gleichzeitig schnell zu laden, ist das Szenario nicht ganz unrealistisch. In Karlsruhe ist am KIT im Kopernikus-Projekt ein Verfahren entwickelt worden, das in Container-Größe passt und synthetische Kraftstoffe aus CO2, Luft und Wasser gewinnt.

Zurück nach Lausanne: Das Projekt wird von der Gruppe für industrielle Verfahrens- und Energiesystemtechnik unter der Leitung von François Maréchal an der Ingenieurschule der EPFL koordiniert. Es ist patentiert und Gegenstand einer Arbeit, die in Frontiers in Energy Research veröffentlicht wurde.

LKW sollen CO2 filtern und verflüssigen.
LKW sollen CO2 filtern und verflüssigen.

Die Wissenschaftler schlagen vor, mehrere an der EPFL entwickelte Technologien zu kombinieren, um das CO2 abzufangen und es in einem Prozess von einem Gas in eine Flüssigkeit umzuwandeln, bei dem ein Großteil der an Bord verfügbaren Energie, wie etwa die Wärme des Motors, zurückgewonnen wird. In ihrer Studie verwendeten die Wissenschaftler das Beispiel eines Lieferwagens.

Zunächst werden die Rauchgase des Fahrzeugs im Auspuffrohr abgekühlt und das Wasser von den Gasen getrennt. Das CO2 wird von den anderen Gasen (Stickstoff und Sauerstoff) mit einem Temperaturwechsel-Adsorptionssystem isoliert, wobei speziell für die Absorption von CO2 konzipierte metallorganische Gerüste (MOFs) verwendet werden. Diese Materialien werden vom Energypolis-Team der EPFL Wallis unter der Leitung von Wendy Queen entwickelt.

Sobald das Material mit CO2 gesättigt ist, wird es erhitzt, damit ihm reines CO2 entzogen werden kann. Die vom Labor von Jürg Schiffmann am EPFL-Campus in Neuenburg entwickelten Hochgeschwindigkeitsturboverdichter nutzen die Wärme des Fahrzeugmotors, um das extrahierte CO2 zu verdichten und in eine Flüssigkeit zu verwandeln. Diese Flüssigkeit wird in einem Tank gespeichert und kann dann an den Tankstellen mit erneuerbarem Strom wieder in konventionellen Treibstoff umgewandelt werden.

Der gesamte Prozess findet in einer 2 Meter x 0,9 Meter x 1,2 Meter großen Kapsel statt, die über der Fahrerkabine angebracht ist. „Das Gewicht der Kapsel und des Tanks beträgt nur 7 Prozent der Nutzlast des Fahrzeugs“, sagt Forscher Maréchal. „Der Prozess selbst verbraucht wenig Energie, da alle Stufen optimiert wurden.“ Die Berechnungen der Forscher zeigen, dass ein Lkw mit einem Kilogramm konventionellem Kraftstoff drei Kilogramm flüssiges CO2 erzeugen könnte und dass die Umwandlung keine Energiekosten verursachen würde.

Das System könnte theoretisch mit allen Lastwagen, Bussen und sogar Booten und mit jeder Art von Kraftstoff funktionieren. Der Vorteil dieses Systems besteht darin, dass es im Gegensatz zu elektrischen oder wasserstoffbasierten Systemen in bestehende LKWs nachgerüstet werden kann, um deren Auswirkungen auf den Kohlenstoffausstoß zu neutralisieren. Nur 10 % der CO2-Emissionen können nicht recycelt werden, und die Forscher schlagen vor, dies mit Biomasse auszugleichen.

Klar ist aber auch: Bis heute ist es eine Laboridee. Im nächsten Schritt will das Team der Schweizer Forscher einen Prototyp bauen.

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