IEA SHC Task 72: Solare Photoreaktoren zur Produktion von Treibstoffen und Chemikalien (Arbeitsperiode 2024 - 2028)

Angesichts der steigenden Nachfrage nach grünen Treibstoffen und Chemikalien gewinnen solarbasierte Photoprozesse, die direktes Sonnenlicht nutzen, an Bedeutung. Der IEA SHC Task 72 zielt in einem interdisziplinären Ansatz auf die Entwicklung neuer Materialien, Reaktordesigns und Systemintegrationsstrategien sowie standardisierter Test- und Evaluierungsprotokolle ab, um letztendlich den Weg für zukünftige Solar-Photoreaktoren als neue Marktsegmente für die Solarindustrie zu ebnen.

Kurzbeschreibung

Hauptziel des IEA SHC Task 72 ist es, ein Netzwerk von internationalen Expertinnen und Experten im Bereich solarer Photoreaktoren zu entwickeln.

Dies erfolgt in 3 Subtasks:

Subtask A: Materialentwicklung – Entwicklung nachhaltiger und stabiler Katalysatoren, die das volle Sonnenspektrum nutzen und in unterschiedlichen chemischen Reaktionen (z.B. Wasserspaltung, CO₂-Reduktion) einsetzbar sind. Der Fokus liegt auf umweltfreundlichen und leicht herstellbaren Materialien.

Subtask B: Photoreaktordesign – Untersuchung und Optimierung von Reaktordesigns, um die Effizienz der Photoreaktoren zu maximieren. Die Arbeiten konzentrieren sich auf Reaktoren im Niedertemperaturbereich bis zu 150 °C, die direkt mit Solarkollektoren gekoppelt werden können.

Subtask C: Systemintegration – Entwicklung neuer Systemkonzepte für die Integration solarer photochemischer Anlagen, insbesondere durch die Nutzung industrieller Abfall-/Reststoffströme und unter Berücksichtigung spezifischer Sicherheitsanforderungen.

Aufbauend auf den drei Subtasks fokussiert der österreichische Forschungsanteil auf folgende Teilziele:

1. Etablierung einer Wissens-Community mit Expertinnen und Experten aus Materialchemie, Verfahrenstechnik und Solartechnik

2. Entwicklung von Guidelines und Design Strategien von solaren Photoreaktoren

Auswahl und Integrationsmöglichkeiten von (Photo-)Katalysatoren mit Fokus auf der Nutzung des realen Sonnenlichts
Entwicklung von Design-Guidelines
Erarbeitung von Fließbildern als Vorbereitung für die Entwicklung von Pilotanlagen und Realisierung

3. Harmonisierung von Testbedingungen und Definition standardisierter Key Performance Indikatoren durch

Zusammenfassung der bestehenden Testinfrastruktur in Österreich
Erarbeitung von Testprotokollen (Fokus: Material, Reaktoren, Systemkonzepten) und wesentlicher Leistungsparameter
Potenzielle Überleitung der Ergebnisse in Standardisierungsprozesse

4. Verbreitung der Ergebnisse zur Erhöhung der Sichtbarkeit

Neben der österreichischen Leitung des IEA SHC Task 72 beziehen sich die nationalen Aktivitäten auf die Leitung von Subtask B – Photoreaktordesign sowie inhaltlich auf den wissenschaftlichen Austausch zu Design Strategien und Guidelines sowie Standardisierter Testverfahren und Protokolle, sowie Sammlung entscheidender KPIs, beides auf den drei unterschiedlichen Ebenen: Material (Link Subtask A), Photoreaktoren (Link Subtask B) und Systemintegration (Link Subtask C).

Daraus abgeleitet stehen zum Ende des Projektes Ergebnisse zu (i) Designstrategien für solare Photoreaktoren in Bezug auf Materialdesign, Reaktordesign und Systemintegration sowie (ii) Guidelines und Testprotokolle zur Verfügung, die den Weg für standardisierte Tests und Evaluierungen und eine gemeinsame Nutzung internationaler Forschungsergebnisse ebnen, zur Verfügung.

Teilnehmende Staaten

Deutschland, Italien, Niederlande, Österreich (Leitung), Polen, Portugal, Spanien

Potentielle weitere Länder: Frankreich, Kanada, Belgien, Australien, England

Kontaktadresse

Projektleitung

DI Dr. Bettina Muster-Slawitsch
AEE – Institut für Nachhaltige Technologien
Feldgasse 19, 8200 Gleisdorf
E-Mail: b.muster@aee.at

Projektmitarbeit

DI Sarah Meitz
AEE – Institut für Nachhaltige Technologien
Feldgasse 19, 8200 Gleisdorf
E-Mail: s.meitz@aee.at

Dr. Dominik Eder
Technische Universität Wien, Institut für Materialchemie
Getreidemarkt 9/165, 1060 Wien
E-Mail: dominik.eder@tuwien.ac.at

Dr. Dogukan Apaydin
Technische Universität Wien, Institut für Materialchemie
Getreidemarkt 9/165, 1060 Wien
E-Mail: dogukan.apaydin@tuwien.ac.at

Alois Resch BSc MSc
FH OÖ Forschungs & Entwicklungs GmbH
Stelzhamerstraße 23, 4600 Wels
E-Mail: alois.resch@fh-ooe.at