Innovation 4EDas Wissenschaftsjahr 2025 – Zukunftsenergie des Bundesministeriums für Bildung, Forschung, Technologie und Raumfahrt widmet sich den Lösungen und Ideen der Energieforschung. Für uns am größten Forschungsinstitut für Solarenergie in Europa gehört das seit 1981 zu unserer DNA. Deshalb haben wir unsere Kolleginnen und Kollegen gefragt, welche #Zukunftsenergie eine besondere Rolle in ihrem Arbeitsalltag spielt. In dieser Blogserie stellen wir unsere Forschenden, ihre Projekte und ihren persönlichen Blick auf Energie und die Energiewende vor.
Robert Szolak ist Abteilungsleiter am ISE und erforscht mit seinen Kolleginnen und Kollegen Lösungen zur Umwandlung von grünem Strom in grüne Moleküle wie Ammoniak oder Dimethylether. Das Forschungsteam untersucht möglichst effiziente, kostengünstige und nachhaltige Wege, sie herzustellen, zu transportieren und bei Bedarf wieder zurück in Wasserstoff zu wandeln. Zudem entwickeln die Expertinnen und Experten umweltfreundliche Flug- und Schiffskraftstoffe und neuen Konzepte zur CO2 Gewinnung aus der Luft (Direct Air Capture).
Für welche Zukunftstechnologie kannst du dich begeistern? Warum?
Die Wasserstofftechnologien sind entscheidend für die Transformation des Energiesystems, um den Klimawandel zu bremsen und die Klimaziele zu erreichen. Der nationalen Wasserstoffstrategie zufolge wird Deutschland dafür etwa 50–70% des Wasserstoffs und seiner Derivate importieren, entweder über Pipelines aus unseren Nachbarländern oder per Schiff in Form von Ammoniak, Methanol oder Dimethylether.
Dimethylether (DME) halte ich diesbezüglich für ein sehr interessantes Molekül. Man kennt es als Treibgas in Deo-Sprühflaschen. Aber DME kann mehr: es ist eine umweltfreundliche Alternative zu Diesel, Flüssiggas und FCKW und kann als Zwischenprodukt zur Herstellung nachhaltiger Flugkraftstoffe eingesetzt werden. DME ist ein wichtiger Baustein für die Wasserstoffwirtschaft, da es als effizienter Wasserstoffträger für dessen Transport eingesetzt werden kann.
Anders als Ammoniak ist Dimethylether ungiftig und kann ohne viel Energieaufwand verflüssigt werden.
Wir haben am Fraunhofer ISE ein Verfahren entwickelt, das die Gesamteffizienz der Umwandlung von erneuerbarer Energie in DME im Vergleich zum herkömmlichen aufwändigen und energieintensiven Verfahren enorm steigert: Der neue Prozess mittels Reaktivdestillation, bei dem durch Kopplung von Synthese und Destillation das thermodynamische Reaktionsgleichgewicht umgangen wird, reduziert den Energiebedarf, die Anlagenkomplexität und die Investitionskosten. So hat das Verfahren um 39 Prozent günstigere Gesamtkosten als der herkömmliche Prozess.
Robert Szolak
Abteilungsleiter »Nachhaltige Syntheseprodukte« am Fraunhofer ISE
Du bist Leiter/in des / arbeitest mit im Forschungsprojekt »Power-to-MEDME«. Welchen Beitrag leistet das Projekt im Hinblick auf Zukunftsenergien?
»Power-to-MEDME« ist eines unserer vielen spannenden Projekte. Wir arbeiten hier mit internationalen Partnern wie dem Fraunhofer CSET in Chile und anderen Forschungseinrichtungen zusammen.
Im Projekt analysieren wir die großflächige Produktion von grünen Wasserstoffträgern wie Dimethylether in Chile. Es umfasst Aufgaben entlang der gesamten Prozesskette, beginnend mit der Herstellung von grünem Wasserstoff aus Solarenergie, über die CO2-Abscheidung aus einem Zementwerk bis zum Produkt DME, mit dem Ziel der Kostensenkung und der Effizienzsteigerung der verschiedenen Prozesse selbst. Im Rahmen des Projekts haben wir das oben beschriebene effiziente Verfahren zur Herstellung von erneuerbarem DME weiterentwickelt und im Technikumsmaßstab erfolgreich aufgebaut und betrieben. Chile bietet einzigartige geographische und klimatische Bedingungen, besonders im Norden, und ist damit ideal für die Herstellung von Power-to-X-Technologien. Die DME-Produktion wird nicht nur dem Inlandsmarkt dienen, sondern Chile auch als wichtigen Exporteur sauberer Kraftstoffe nach Europa und Asien positionieren. Diese Pilotanlage kann nicht nur einen Meilenstein auf dem Weg zur Klimaneutralität darstellen, sondern auch eine Chance für Chile, seine Rolle im globalen Markt für erneuerbare Energien zu stärken.
Warum hast du dich für die Energieforschung entschieden?
Ich möchte mit Innovationen und neuen Technologien einen signifikanten Beitrag zur Energiewende leisten. Wasserstoff und auch wasserstoffbasierte Stoffe wie Dimethylether ermöglichen die Speicherung, den Handel und den Transport von erneuerbarem Strom. Durch die Umwandlung in flüssige Kraftstoffe wie Methanol und nachhaltige Flugkraftstoffe kann der Mobilitätssektor von fossilen Brennstoffen befreit werden. Zudem können Wasserstoff und seine Derivate im Industriesektor zur Erzeugung von Hochtemperaturprozesswärme eingesetzt werden. Durch unsere Forschungsarbeiten leisten wir einen großen Beitrag und entwickeln neue, effiziente und kostengünstige Technologien. Am Fraunhofer ISE verwirklichen wir das immer in enger Zusammenarbeit mit Partnern aus der Industrie, um unsere Ideen in die Anwendung zu bringen. Dieses Zusammenspiel macht Fraunhofer einzigartig und lässt uns „ganz nah am Geschehen“ sein. Das motiviert und begeistert mich an meiner Arbeit.
Welche Fake News zur Energiewende ärgert dich am meisten? Welchen wissenschaftlichen Fakt zur Energiewende sollte jeder/jede kennen?
Die Stromgestehungskosten der erneuerbaren Energien sind in den letzten 25 Jahren stark gesunken. Die durchschnittlichen Stromgestehungskosten für Sonne und Wind sind im Vergleich zur fossilen Stromerzeugung deutlich günstiger. Der Umstieg auf grünen Strom und grüne Moleküle zur Erreichung der Klimaziele ist also nicht nur ökologisch, sondern auch ökonomisch sinnvoll.
Was gibt dir persönlich Energie?
Im internationalen Austausch mit Forscherinnen, Industrievertretern und Politikern, zum Beispiel bei unseren internationalen Workshops, wird immer wieder klar: Die Energiewende kann nur global gedacht gelingen. In den meisten Ländern gibt es einen Konsens und eine Verpflichtung zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen. Wenn jetzt alle an einem Strang ziehen, können wir einiges erreichen. An Technologien zu arbeiten, die diese Reduzierung beschleunigen, motiviert mich und gibt mir Energie.
Das Fraunhofer ISE beteiligt sich mit dieser Blogserie aber auch mit weiteren Aktionen und Veranstaltungen am Wissenschaftsjahr 2025 – Zukunftsenergie. Alle unsere Beiträge finden Sie auf unserer Webseite
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