Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Eine beschleunigte Marktentwicklung für nachhaltige Kraftstoffe und Plattformchemikalien ist erforderlich, um den Zeitplan des Schweizer Netto-Null Ziels für Treibhausgasemissionen einhalten zu können. Die dafür notwendigen Technologien stehen in der ersten Generation für die Markteiführung zur Verfügung. Für die nicht-technischen, politischen Rahmenbedingungen der Gesetzgebung, Vorschriften und Märkte gilt das nicht. Daher ist es Ziel des reFuel.ch Konsortiums diese Wissenslücke zu schliessen und zu untersuchen, wie die Investitionssicherheit im nicht-technischen Bereich verbessert werden kann. Dies muss sorgfältig und unter Einbezug von vielen verschiedenen Nachhaltigkeitskriterien geschehen, um Fehlentscheidungen und negative Auswirkungen auf zukünftige Entwicklungen und Umsetzungen zu vermeiden. reFuel.ch wird deshalb mit einem inter- und transdisziplinären Ansatz robuste und praktikable Pfade für die Einführung von nachhaltigen Treibstoffen und Plattformchemikalien international und im Schweizer Energiesystem entwickeln, unter Einbeziehung nicht genutzter Biomasse. Dabei erfolgt eine Zusammenarbeit von Sozial- (Soziologie, Recht, Wirtschaft und Politikwissenschaften), Natur- und Ingenieurwissenschaften sowie ein Dialog mit politischen Entscheidungsträgern, Regulierungsbehörden, Marktakteuren und Endverbrauchern - im Rahmen regelmässiger thematischer Gespräche am Runden Tisch. In diesem Rahmen werden Fallstudien für nationale, europäische und aussereuropäische Umsetzungen bewertet und mitgestaltet. Ein weiteres Ziel ist die Stärkung innovativer Technologien, die sich derzeit in einem niedrigen technologischen Entwicklungsstadium befinden. Dies soll durch die Konzentration auf grünes Methanol und andere vielversprechende Technologien für eine nachhaltige Kraftstoff- und Plattformchemikalienproduktion erreicht werden. Das Gesamtziel besteht darin, die Nachhaltigkeit zu verbessern und die Kosten zu senken, indem die Effizienz, Selektivität und Lastflexibilität der Anlagen erhöht werden, um die langfristigen klimapolitischen Ziele zu erreichen.
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Kurzbeschreibung
(Englisch)
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To comply with the timeline of Swiss net-zero targets, an accelerated market development of sustainable fuels and platform chemicals is necessary. While first-generation technology is available to initiate a ramp-up the production of those substances, this is not the case for policies, laws, regulations, and markets (non-technical aspects). A first aim of the reFuel.ch project is therefore concerned with investigating how investment security can be improved by closing these knowledge gaps. This must be done carefully, based on a broad understanding of sustainability criteria, to avoid misguided decisions and detrimental effects on future developments and implementation. The reFuel.ch Consortium will develop robust and practical pathways for introducing sustainable fuels and platform chemicals to markets and the Swiss energy system (including unused domestic biomass) using an inter- and transdisciplinary approach. This will include inputs from social science (sociology, law, economics, and political science), natural sciences, and engineering, as well as the dialogue with policy makers, regulators, market actors, and end users - via regular thematic Round Table discussions. Within this framework, case studies for domestic, European, and non-European implementations will be evaluated and co-designed. A second aim is to strengthen innovative technologies currently at low technology readiness level. This will be achieved by focusing on green methanol pathways and other technologies with breakthrough potential for sustainable fuel and platform chemical production. The overall target is to improve sustainability and reduce costs by increasing efficiency, selectivity, and load-flexibility of plants in order to comply with long-term climate policy goals.
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Kurzbeschreibung
(Französisch)
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Pour respecter le calendrier des objectifs Suisse en matière d’émissions, il est nécessaire d’accélérer le développement du marché des carburants et produits chimiques renouvelables (CPCR). Si certaines technologies sont d’ores-et-déjà disponibles, ce n’est cependant pas encore le cas des règlementations et politiques associées. Pour respecter le calendrier des objectifs Suisse en matière d’émissions, il est nécessaire d’accélérer le développement du marché des CPCR. Si certaines technologies sont d’ores-et-déjà disponibles, ce n’est cependant pas encore le cas des règlementations et politiques associées. Le consortium reFuel.ch développera des voies solides et pratiques pour l’introduction de CPCR sur le marché et dans le système énergétique Suisse (incluant la biomasse domestique) avec une approche transdisciplinaire. Cette approche comprendra des contributions des sciences sociales, naturelles, de l'ingénierie, et un dialogue avec les décideurs politiques, les acteurs du marché et les utilisateurs finaux, par le biais de tables rondes thématiques régulières. Des études de cas pour des mises en œuvre nationales et internationales seront évaluées et conçues conjointement. Un deuxième objectif consiste en l’amélioration de technologies innovantes ayant une faible maturité technologique. L’accent sera ainsi sur le développement de l’utilisation du méthanol renouvelable ainsi que sur des technologies prometteuses dans la synthèse de carburants et produit chimiques. L’objectif affiché est d'améliorer le développement durable et de réduire son coût en augmentant l'efficacité, la sélectivité et la flexibilité des procédés afin de se conformer aux objectifs à long terme de la politique climatique.
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Kurzbeschreibung
(Italienisch)
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Per rispettare gli obiettivi climatici svizzeri, è necessario accelerare lo sviluppo del mercato di carburanti sostenibili e prodotti chimici di piattaforma (CSPC). Mentre la tecnologia di prima generazione è disponibile per avviare la produzione dei CSPC, le politiche, le leggi, i regolamenti e i mercati non sono ancora adeguatamente sviluppati. Un primo obiettivo del progetto reFuel.ch è quindi quello di studiare come migliorare la sicurezza degli investimenti colmando le lacune relative agli aspetti non tecnici. Ciò richiede un'ampia comprensione dei criteri di sostenibilità, per evitare decisioni sbagliate ed effetti dannosi sugli sviluppi futuri. Il Consorzio reFuel.ch svilupperà percorsi solidi e pratici per l'introduzione dei CSPC nei mercati e nel sistema energetico svizzero (compresa la biomassa domestica inutilizzata) utilizzando un approccio inter- e trans-disciplinare. Ciò includerà contributi dalle scienze sociali (sociologia, diritto, economia e scienze politiche), dalle scienze naturali e dall'ingegneria, nonché il dialogo con i policy makers, le autorità di regolamentazione, gli attori del mercato e gli utenti finali - attraverso regolari tavole rotonde tematiche. All'interno di questo quadro, saranno valutati e co-progettati casi di studio di portata nazionale, europea e non europea. Un secondo obiettivo è quello di rafforzare le tecnologie innovative attualmente non ancora scalabili. Questo obiettivo sarà raggiunto concentrandosi su pathways per la produzione di metanolo verde e altre tecnologie ad alto potenziale innovativo per produrre CSPC. L'obiettivo generale è migliorare la sostenibilità e ridurre i costi aumentando l'efficienza, la selettività e la flessibilità di carico degli impianti, nel rispetto degli obiettivi di politica climatica a lungo termine.
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Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)
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Das reFuel.ch-Konsortium hat durch interdisziplinäre Zusammenarbeit und Einbindung von Stakeholdern wesentliche Fortschritte bei der Entwicklung nachhaltiger Kraftstoffe und Plattformchemikalien in der Schweiz über vier strategische Ziele hinweg erzielt. Das Konsortium erhöhte die Politik- und Marktbereitschaftsniveaus (PRL und MRL), indem es sein Netzwerk um 23 neue Kooperationspartner erweiterte, eine Jahreskonferenz und drei Round-Table-Veranstaltungen organisierte und Kommunikationskanäle wie www.sweet-refuel.ch, einen halbjährlichen Newsletter und eine LinkedIn-Präsenz etablierte. Diese Initiativen förderten den Wissensaustausch mit Stakeholdern und stärkten die Forschungsausrichtung. Die Forschungsteams entwickelten das Swiss Energy System Modelling Framework mit einer umfassenden Technologiedatenbank, die Konversions-, Speicher- und Transporttechnologien für nachhaltige Kraftstoffe und Plattformchemikalien abdeckt. Eine Untergruppe für Nachfrage erstellte mit Input des Bundesamts für Zivilluftfahrt Prognosen für nachhaltige Flugkraftstoffe (SAF) und Wasserstoff. Wichtige Publikationen behandelten CO2-arme Kraftstoffe in Klimamodellen, Direct Air Capture für die Luftfahrt, FuelEU Maritime Compliance-Pfade und optimale Produktionsstandorte für Kraftstoffe und Chemikalien aus CO2 und CO2-armem Wasserstoff. Das Konsortium befasste sich mit regulatorischen Barrieren durch Präsentationen zur Sicherung der technologischen Führungsrolle der EU bei der Skalierung von SAFs. Eine bedeutende Errungenschaft war die Oman-Fallstudie mit einer Partnerschaft von 28 Industriepartnern, die während der Oman Sustainability Week in einem Umsetzungsprogramm mündete. Der Workshop der Schweizerischen Energierechtlichen Vereinigung (SELA) zu Wasserstoff identifizierte zentrale Barrieren: begrenzte erneuerbare Energieversorgung, regulatorische Inkonsistenzen und die Notwendigkeit von Regulierungssicherheit. Die Analyse ergab, dass die geringe Wasserstoffnachfrage bis 2035 langfristige Produktionsprojekte in der Schweiz erschwert. Stakeholder betonten die Notwendigkeit klarer Ziele, wirtschaftlicher Unterstützungsmechanismen und Wasserstoff-Cluster. Bedeutende Fortschritte wurden bei der selektiven Kraftstoff- und Chemikalienproduktion erzielt. Forscher optimierten Membranreaktoren im Labormaßstab und untersuchten Sorbentien für die Methanolsynthese. Ein bahnbrechendes post-synthetisches Dealuminierungsprotokoll für OFF-Zeolithe zeigte, dass Methanol-to-Jetfuel Fischer-Tropsch bei SAF-Ausbeuten und Effizienz übertreffen kann. Die katalytische Impedanzspektroskopie (CIS) verbesserte das Verständnis von Methanol-to-Olefin-Mechanismen, während die Modellierung der Formaldehydbildung Einblicke zur Katalysatoroptimierung lieferte. Die Forschung zur Integration von Schweizer Tiermist und Bioabfällen weckte internationales Interesse auf wichtigen Konferenzen. Die erfolgreiche Entwicklung eines Kaltflussmodells und die Erprobung von Mikrowellensensoren zeigten keine grundlegenden Hindernisse für die Prozessskalierung.
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Publikationen / Ergebnisse
(Englisch)
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The reFuel.ch consortium was launched on January 1, 2024. The consortium, consisting of 15 research groups from the ETH Domain (ETH Zurich, EPF Lausanne, PSI and Empa), the universities of Basel and Italian-speaking Switzerland, universities of applied sciences (ZHAW, FHNW and SUPSI) and Casale's research and development department as an industrial partner, aims at developing the basics of robust supply paths for 30 - 60 TWh of sustainable fuels and platform chemicals. The majority of these fuels and platform chemicals will have to be imported, which is why reFuel.ch includes a strong focus on international dimensions. The work program consists of three work packages (WP1-3), dealing with implementation-oriented challenges and, four work packages (WP4-7), dealing with the development of improved or new technologies. The set of the seven WPs is complemented by a knowledge and technology transfer WP to communicate the results obtained to market players and political decision-makers. This exchange takes place within the framework of so-called "Round Tables". Around 80 companies, NGOs, associations, authorities or research institutions from Switzerland and abroad, which have registered as cooperation partners for reFuel.ch by means of a letter of interest, are invited to exchange information and discuss ideas in this format. The implementation-oriented work packages (WP1: Social, economic and political assessment at national level; WP2: Social, economic and political assessment at international level; WP3: Energy system and life cycle assessment for robust supply paths) examine legal, environmental, climate and energy system issues. These include, for example, the analysis of national and international legal and regulatory frameworks, ranging from the Paris Climate Agreement, the Carbon Offsetting and Reduction Scheme for International Aviation (CORSIA) for International Civil Aviation Organization (ICAO), the Nagoya Convention on the Global Conservation of Biological Diversity and the Fair and Equitable Sharing of Benefits arising from its Utilization – to – Swiss and European Union directives on sustainability requirements for sustainable fuels (e.g. ReFuelEU Aviation, Renewable Energy Directive III and FuelEU Maritime). The technology-oriented work packages (WP4: Co-electrolysis for chemical energy carriers; WP5: Efficient and load-flexible methanol synthesis; WP6: Conversion of farmyard manure into sustainable kerosene; WP7: Conversion of methanol into sustainable chemical energy carriers and chemicals) aim to identify and scientifically develop the potential for increasing the efficiency, selectivity and load flexibility of processes for the production of sustainable chemical energy carriers. In these work packages, an exchange with industrial partners and consortia involved in the realization of plants for the production of such energy sources and platform chemicals is planned. The consortium-internal exchange is organized via three thematic platforms (Platform 1: Overall assessment of sustainability; Platform 2: Assessment of technological innovation and Platform 3: Design of scenarios and transition pathways). These platforms aim to establish a common understanding of sustainability and technology issues and the development of supply pathways. Finally, the project includes Cases in Switzerland, in Europe and outside Europe in order to investigate the opportunities and challenges in the formation of consortia for the realization of plants for the production of sustainable fuels and platform chemicals.
Zugehörige Dokumente
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Publikationen / Ergebnisse
(Französisch)
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Le consortium reFuel.ch a réalisé des progrès substantiels dans le développement de carburants durables et de produits chimiques de plateforme en Suisse grâce à une collaboration interdisciplinaire et à l'engagement des parties prenantes autour de quatre objectifs stratégiques. Le consortium a amélioré les niveaux de préparation politique et de marché (PRL et MRL) en élargissant son réseau avec 23 nouveaux partenaires de collaboration, en organisant une conférence annuelle et trois événements de table ronde, et en établissant des canaux de communication incluant www.sweet-refuel.ch, une newsletter semestrielle et une présence sur LinkedIn. Ces initiatives ont facilité l'échange de connaissances avec les parties prenantes et renforcé l'orientation de la recherche. Les équipes de recherche ont développé le Swiss Energy System Modelling Framework avec une base de données technologique complète couvrant les technologies de conversion, de stockage et de transport pour les carburants durables et les produits chimiques de plateforme. Un sous-groupe sur la demande, avec la contribution de l'Office fédéral de l'aviation civile, a fourni des projections pour les carburants d'aviation durables (SAF) et la demande en hydrogène. Les publications clés ont abordé les carburants à faible teneur en carbone dans les modèles climatiques, la capture directe de l'air pour l'aviation, les voies de conformité FuelEU Maritime et les emplacements de production optimaux pour les carburants et produits chimiques à partir de CO2 et d'hydrogène à faible teneur en carbone. Le consortium a abordé les obstacles réglementaires par des présentations sur la protection du leadership technologique de l'UE lors de la mise à l'échelle des SAF. Une réalisation majeure a été le partenariat de l'étude de cas Oman avec 28 partenaires industriels, aboutissant à un programme de mise en oeuvre signé lors de la Semaine de la durabilité d'Oman. L'atelier de l'Association suisse de droit de l'énergie sur l'hydrogène a identifié des obstacles clés : approvisionnement limité en énergie renouvelable, incohérences réglementaires et besoin de certitude réglementaire. L'analyse a révélé que la faible demande en hydrogène jusqu'en 2035 complique les projets de production à long terme en Suisse. Les parties prenantes ont souligné la nécessité d'objectifs clairs, de mécanismes de soutien économique et de pôles hydrogène. Des progrès significatifs ont été réalisés dans la production sélective de carburants et de produits chimiques. Les chercheurs ont optimisé des réacteurs à membrane à l'échelle du laboratoire et étudié des sorbants pour la synthèse du méthanol. Un protocole révolutionnaire de désalumination post-synthétique pour les zéolithes OFF a démontré que la voie méthanol-carburéacteur peut surpasser Fischer-Tropsch en termes de rendement et d'efficacité SAF. La spectroscopie d'impédance catalytique (CIS) a amélioré la compréhension des mécanismes méthanol-oléfine, tandis que la modélisation de la formation de formaldéhyde a fourni des informations pour l'optimisation des catalyseurs. La recherche sur l'intégration du fumier animal et des biodéchets suisses a suscité un intérêt international lors de grandes conférences. Le développement réussi d'un modèle à flux froid et les tests de capteurs à micro-ondes ont démontré qu'il n'y a pas d'obstacles fondamentaux à la mise à l'échelle du processus.
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Publikationen / Ergebnisse
(Italienisch)
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Il consorzio reFuel.ch ha compiuto progressi sostanziali nello sviluppo di carburanti sostenibili e prodotti chimici di piattaforma in Svizzera attraverso la collaborazione interdisciplinare e il coinvolgimento delle parti interessate su quattro obiettivi strategici. Il consorzio ha migliorato i livelli di preparazione politica e di mercato (PRL e MRL) ampliando la sua rete con 23 nuovi partner di collaborazione, organizzando una conferenza annuale e tre eventi di tavola rotonda, e stabilendo canali di comunicazione tra cui www.sweet-refuel.ch, una newsletter semestrale e una presenza su LinkedIn. Queste iniziative hanno facilitato lo scambio di conoscenze con le parti interessate e rafforzato l'orientamento della ricerca. I team di ricerca hanno sviluppato lo Swiss Energy System Modelling Framework con un database tecnologico completo che copre le tecnologie di conversione, stoccaggio e trasporto per carburanti sostenibili e prodotti chimici di piattaforma. Un sottogruppo sulla domanda, con il contributo dell'Ufficio federale dell'aviazione civile, ha fornito proiezioni per i carburanti sostenibili per l'aviazione (SAF) e la domanda di idrogeno. Le pubblicazioni chiave hanno affrontato i carburanti a basse emissioni di carbonio nei modelli climatici, la cattura diretta dell'aria per l'aviazione, i percorsi di conformità FuelEU Maritime e le ubicazioni di produzione ottimali per carburanti e prodotti chimici da CO2 e idrogeno a basse emissioni di carbonio. Il consorzio ha affrontato le barriere regolamentari attraverso presentazioni sulla salvaguardia della leadership tecnologica dell'UE nella scalabilità dei SAF. Un risultato importante è stato il partenariato del caso studio Oman con 28 partner industriali, culminato in un Programma di Implementazione firmato durante l'Oman Sustainability Week. Il workshop dell'Associazione svizzera di diritto dell'energia sull'idrogeno ha identificato barriere chiave: fornitura limitata di energia rinnovabile, incoerenze regolamentari e necessità di certezza normativa. L'analisi ha rivelato che la bassa domanda di idrogeno fino al 2035 rappresenta una sfida per i progetti di produzione a lungo termine in Svizzera. Le parti interessate hanno sottolineato la necessità di obiettivi chiari, meccanismi di sostegno economico e cluster dell'idrogeno. Sono stati raggiunti progressi significativi nella produzione selettiva di carburanti e prodotti chimici. I ricercatori hanno ottimizzato reattori a membrana su scala di laboratorio e studiato sorbenti per la sintesi del metanolo. Un protocollo innovativo di dealuminizzazione post-sintetica per zeoliti OFF ha dimostrato che il percorso Metanolo-Jetfuel può superare Fischer-Tropsch in termini di rese ed efficienza dei SAF. La spettroscopia di impedenza catalitica (CIS) ha migliorato la comprensione dei meccanismi metanolo-olefina, mentre la modellazione della formazione di formaldeide ha fornito indicazioni per l'ottimizzazione dei catalizzatori. La ricerca sull'integrazione del letame animale svizzero e dei rifiuti organici ha suscitato interesse internazionale nelle principali conferenze. Lo sviluppo riuscito di un modello a flusso freddo e i test sui sensori a microonde hanno dimostrato l'assenza di ostacoli fondamentali per l'ingrandimento del processo.
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