Energiewende Studie: Grünes Methanol und DME aus Chile mittelfristig wettbewerbsfähig

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Das deutsch-chilenische Forschungsprojekt Power-to-MEDME-FuE zeigt, dass grünes Methanol und Dimethylether in Chile unter günstigen Rahmenbedingungen mittelfristig wettbewerbsfähig hergestellt werden können. Die Ergebnisse eröffnen neue Perspektiven für die klimaneutrale Energieversorgung, industrielle Anwendungen sowie den Export von Power-to-X-Produkten.

Nach zwei Jahren Forschungs- und Entwicklungsarbeit wurde das deutsch-chilenische Projekt Power-to-MEDME-FuE erfolgreich abgeschlossen. Das Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE und Projektpartner haben zentrale technologische, wirtschaftliche und systemische Grundlagen für die nachhaltige Produktion von grünem Wasserstoff sowie der Derivate Methanol und Dimethylether (DME) in Chile erarbeitet. Die Ergebnisse zeigen, dass Chile im internationalen Vergleich hervorragende Voraussetzungen für eine kosteneffiziente, klimaneutrale Erzeugung mit hohem Potenzial für die lokale Nutzung und den Export bietet.

Das vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) geförderte Projekt lief vom Oktober 2023 bis zum 31. Dezember 2025. Ziel war es, die gesamte Wertschöpfungskette von Power-to-X-Produkten zu untersuchen – von der Erzeugung grünen Wasserstoffs aus erneuerbaren Energien bis hin zur Synthese von Methanol und DME – und diese technisch, ökonomisch, ökologisch und sozial ganzheitlich zu bewerten. Die Projektleitung lag beim Fraunhofer IEE; beteiligt waren darüber hinaus Fraunhofer Chile Research, das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, das Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik und Mikrosysteme IMM, das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC und sein Zentrum HTL, das Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP, das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS, die RWTH Aachen und das Research Institute on Lifelong Learning (RILLL) sowie die Deutsch-Chilenische Industrie- und Handelskammer AHK Chile.

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„Power-to-MEDME-FuE hat gezeigt, dass grünes Methanol und DME aus Chile nicht nur einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz leisten können, sondern auch mittelfristig wettbewerbsfähig sind“, sagt Dr. Ramona Schröer, Projektleiterin am Fraunhofer IEE. „Unsere Analysen belegen, dass Chile aufgrund seiner hervorragenden Potenziale aus Photovoltaik und Windenergie besonders günstige Voraussetzungen für die kosteneffiziente Produktion dieser Energieträger bietet. Auf Basis aktueller Preise und Preistrends wird grünes Methanol mittelfristig bereits mit grauem Methanol konkurrenzfähig sein. Auf dieser Grundlage lassen sich belastbare Perspektiven für Märkte, Industrie und den Export ableiten.“

Chile als Schlüsselstandort für grünen Wasserstoff und Derivate

Chile verfügt aufgrund hoher Potenziale aus Photovoltaik im Norden, insbesondere in der Region Antofagasta, sowie aus Windenergie im Süden des Landes über ideale natürliche Voraussetzungen für die Wasserstoffproduktion aus erneuerbaren Energien. Diese ermöglichen im internationalen Vergleich äußerst geringe Produktionskosten für grünen Wasserstoff und seine Derivate. Es wurde ebenfalls gezeigt, dass die Art der CO₂- und Wärmebereitstellung einen großen Einfluss auf die Kosten sowie den CO₂-Footprint des Produkts haben.

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Im Projekt wurde deutlich, dass grünes DME in Chile ein großes Potenzial als Ersatz für Diesel, Flüssiggas (LPG) und Erdgas besitzt, sowohl als Beimischung als auch als vollständiger Ersatz, etwa in Heizungsanwendungen, im Transportsektor und insbesondere im Bergbau. Perspektivisch bietet sich zudem der Export von grünem DME an, um fossiles LPG schrittweise zu ersetzen. Die bestehende Flüssiggasinfrastruktur kann dabei weitgehend genutzt werden. Grünes Methanol eignet sich ebenfalls für den Export und kann unter anderem in der Schifffahrt, der chemischen Industrie sowie zur Herstellung weiterer Derivate wie nachhaltigem Flugkraftstoff (SAF) eingesetzt werden.

Technologische Innovationen und erfolgreiche Demonstration

Ein zentraler Erfolg von Power-to-MEDME-FuE ist die erfolgreiche Inbetriebnahme und Demonstration einer 7,5 Meter hohen Pilotanlage zur DME-Reaktivdestillation, die im Projekt realisiert wurde. Der Prozess konnte bereits technisch validiert werden; derzeit wird die weitere Skalierung und Kommerzialisierung der Technologie untersucht.

Darüber hinaus wurde im Projekt demonstriert, dass kostengünstigere Katalysatoren für PEM-Elektrolyseure entwickelt werden können, ohne Einbußen bei der Leistungsfähigkeit hinzunehmen. Ergänzend wurde ein Sensorkonzept zur Prozessüberwachung industrieller CO₂-Quellen entwickelt. Begleitend wurden detaillierte dynamische Simulationen der Gesamtprozesskette durchgeführt, dabei wurde auch das Potenzial zur Integration von Festoxidelektrolyseuren (SOEC) mitbetrachtet. Die Ergebnisse zeigen, dass einfache lineare Modelle die komplexen Wechselwirkungen beim Einsatz von solarthermischen Kraftwerken (CSP) nicht ausreichend abbilden und dass eine detaillierte thermo-hydraulische Betrachtung entscheidend für eine reale Systemauslegung ist.

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Praxisnahe Bewertung und neue Marktchancen

Ein besonderer Mehrwert des Projekts entstand durch den intensiven Austausch mit mehreren Bergbauunternehmen, deren spezifische Einsatzprofile und Fahrzeuganforderungen direkt in die Analysen einflossen. So konnten praxisnahe Konzepte für die Nachrüstung bestehender Schwerlast- und Offroad-Fahrzeugflotten mit grünem DME entwickelt werden. Die lokale Herstellung grüner Kraftstoffe eröffnet somit die Möglichkeit, die gesamte Wertschöpfungskette im Bergbau schrittweise zu dekarbonisieren.

Neben technischen und wirtschaftlichen Fragestellungen bewertete Power-to-MEDME-FuE soziale, ökologische und regionale Auswirkungen. Ergänzend wurden Konzepte zur Aus- und Weiterbildung von technischem Personal sowie Ingenieurinnen und Ingenieuren entwickelt und ein Training an der Universidad de Concepción durchgeführt, um den langfristigen Aufbau von Know-how und Wertschöpfung in Chile zu unterstützen.

Partnerschaft für die Energiewende

Die Projektergebnisse wurden im Rahmen einer Abschlussveranstaltung in Santiago de Chile gemeinsam mit zentralen Stakeholdern präsentiert und dabei Perspektiven für Investitionen, Markteinführung und internationale Kooperationen diskutiert. Mit Power-to-MEDME-FuE wurde für Chile ein umsetzbarer Pfad aufgezeigt, um die nationale Wasserstoffstrategie voranzubringen und dabei die bestehende Infrastruktur für eine schnelle Dekarbonisierung zu nutzen.

Die Ergebnisse von Power-to-MEDME-FuE unterstreichen die Bedeutung der chilenisch-deutschen Zusammenarbeit für den Aufbau globaler Wertschöpfungsketten rund um grünen Wasserstoff. „Wir konnten konkrete Perspektiven für Industrie und Märkte schaffen und damit einen wichtigen Beitrag zur Energiewende in Chile, zur Stärkung der lokalen Wirtschaft und darauf aufbauend zur langfristigen Versorgung Deutschlands mit klimaneutralen Energieträgern leisten“, sagt Dr. Ramona Schröer.

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