EXC 2186:  Das Fuel Science Center – Adaptive Umwandlungssysteme für erneuerbare Energie- und Kohlenstoffquellen

• Fachliche Zuordnung: Verfahrenstechnik, Technische Chemie ; Chemische Festkörper- und Oberflächenforschung ; Sozialwissenschaften ; Strömungsmechanik, Technische Thermodynamik und Thermische Energietechnik ; Wirtschaftswissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2019
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• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 390919832

Die zunehmende Verfügbarkeit nicht-fossiler Energietechnologien eröffnet beispiellose Chancen zur Neugestaltung der Schnittstellen energetischer und stofflicher Wertschöpfungsketten für eine nachhaltige Zukunft. Die Grundlagenforschung des Exzellenzclusters "Das Fuel Science Center – Adaptive Umwandlungssysteme für erneuerbare Energie- und Kohlenstoffquellen" (FSC) schafft die Basis für die integrierte Umwandlung von erneuerbarer Elektrizität mit biomassebasierten Rohstoffen und CO2 zu flüssigen Energieträgern mit hoher Energiedichte ("Bio-hybrid Fuels"), die eine hocheffiziente und saubere Verbrennung ermöglichen. Im FSC werden Erkenntnisse und wissenschaftliche Methoden erarbeitet, um die motorische Verbrennung fossiler Kraftstoffe durch adaptive Produktions- und Antriebssysteme auf Basis regenerativer Energie- und alternativer Kohlenstoffquellen unter dynamischen Randbedingungen zu ersetzen.Die aktuelle Forschung zu erneuerbaren Treibstoffen konzentriert sich auf Ersatzkraftstoffe für die heutige Motorentechnologie. Als Kohlenstoffquelle dient dabei entweder nachhaltig erzeugte Biomasse oder CO2 für E-Fuels. Das FSC geht in seinem konvergenten Ansatz zu Bio-hybrid Fuels weit darüber hinaus und schafft die wissenschaftlichen Grundlagen für ein integriertes Design von Produktionsprozessen und Motorentechnik. Adaptive technologische Lösungen werden angestrebt, um auf die zunehmende Diversifizierung der Energie- und Rohstoffversorgung und Veränderungen des Mobilitätssektors reagieren zu können. Zur Realisierung flexibler und ökonomischer Wertschöpfungsketten wird dabei die (elektro-)katalytische Produktion von Energieträgern und Chemikalien berücksichtigt. Für die Rückwandlung der chemisch gespeicherten Energie werden emissionsminimierte, molekular kontrollierte Verbrennungssysteme erforscht. Es werden methodische Konzepte entwickelt, um für die Bewertung von Umweltbelastung, Wirtschaftlichkeit und gesellschaftlicher Relevanz von einer analytischen Beschreibung zu belastbaren Prognosen zu gelangen.Das FSC stärkt disziplinare Kompetenzen der Natur-, Ingenieurs- und Sozialwissenschaften und bündelt sie in einer dynamischen Teamstruktur. Vorwärtsintegration erfolgt von der Grundlagenforschung der einzelnen Disziplinen hin zum komplexen Gesamtsystem. Gleichzeitig liefern inverse Methoden den Informationsfluss aus der Systemebene zurück und ermöglichen so ein integriertes Design von Molekül und Maschine.

• DFG-Verfahren: Exzellenzcluster (ExStra)
• Antragstellende Institution: Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
• Beteiligte Institution: Forschungszentrum Jülich GmbH; Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK); Helmholtz-Institut Erlangen-Nürnberg für Erneuerbare Energien (HI ERN); Forschungszentrum Jülich GmbH ; Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK) ; Grundlagen der Elektrochemie (IEK-9); Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion (CEC); Max-Planck-Institut für Kohlenforschung
• Sprecher: Professor Dr. Walter Leitner; Professor Dr.-Ing. Stefan Pischinger
• beteiligte Wissenschaftlerinnen / beteiligte Wissenschaftler: Professor Dr.-Ing. André Bardow; Professor Dr. Lars Blank, Ph.D.; Professor Dr. Carsten Bolm; Professor Dr. Rüdiger-A. Eichel; Professor Dr.-Ing. Alexander Heufer; Professor Dr. Henner Hollert; Professor Dr.-Ing. Andreas Jupke; Professor Dr. Jürgen Klankermayer; Professor Dr.-Ing. Reinhold Kneer; Professor Dr. Karl Mayrhofer; Professor Alexander Mitsos, Ph.D.; Professor Dr.-Ing. Albert Moser; Professorin Dr. Regina Palkovits; Professor Dr.-Ing. Heinz Pitsch; Professorin Dr. Dörte Rother; Professor Dr. Robert Schlögl; Professorin Dr. Franziska Schoenebeck; Professor Dr.-Ing. Wolfgang Schröder; Professor Dr. Ferdi Schüth; Professor Dr. Ulrich Simon; Professorin Dr. Grit Walther; Professor Dr.-Ing. Matthias Wessling; Professorin Dr. Martina Ziefle