16.02.2018, 11:41 Uhr

Forscher steigern Wirkungsgrad von Power-to-Gas Anlagen kräftig

Karlsruhe - Konventionelle Power-to-Gas Industrieanlagen setzen bisher nur etwas mehr als die Hälfte der elektrischen Energie in Methan um. Forscher haben einen Weg gefunden, den Wirkungsgrad deutlich zu steigern.

Strom aus erneuerbaren Energien (EE) kann in Erdgas (hauptsächlich Methan) umgewandelt und im vorhandenen Erdgasnetz gespeichert werden. Eine Voraussetzung sind wirtschaftliche Prozesse, um den EE-Strom auch sinnvoll nutzen zu können.

Power-to-Gas Standardanlagen mit 20 Prozent höherem Wirkungsgrad

Mit einer Demonstrationsanlage im Rahmen des Projekts HELMETH ist es EU-Forschern unter der Koordinierung des Karlsruher Institut für Technologie (KIT) gelungen, die Hochtemperaturelektrolyse und Methanisierung als gemeinsamer Power-to-Gas-Prozess mit einem Wirkungsgrad von über 75 Prozent im Technikumsmaßstab zu realisieren. Standard-Industrieanlagen erreichen rd. 54 Prozent Wirkungsgrad. „Wir haben die Synergien zwischen Elektrolyse und Methanisierung erstmals konsequent ausgenutzt und so einen Wirkungsgrad erreicht, der rund 20 Prozentpunkte über dem der Standardtechnologien liegt“, erklärt Dimosthenis Trimis vom KIT, Koordinator des EU-Projektes HELMETH. „Dank der breiten disziplinären Basis unseres Forschungsverbundes konnten wir zur gesellschaftlichen Herausforderung Energiewende einen markanten Mosaikstein beitragen.“

Schlüssel: Optimale Nutzung der Prozesswärme aus der Methanisierung

Ein großes Potenzial, das im EU-Projekt HELMETH gehoben wurde, lag in der optimalen Nutzung der Prozesswärme aus der Methanisierung, um etwa den Wärmebedarf bei der verwendeten Elektrolysetechnologie zu decken. Insbesondere die Hochtemperaturelektrolyse bei rund 800 Grad Celsius und hohen Drücken hat thermodynamische Vorteile, die den Wirkungsgrad steigern. Bei der Elektrolyse wird der Strom genutzt, um Wasser in Sauerstoff und den Energieträger Wasserstoff zu zerlegen. Danach reagiert der Wasserstoff mit Kohlendioxid oder Kohlenmonoxid unter Wärmeentwicklung weiter zu Methan, dem Hauptbestandteil von Erdgas. Der Vorteil von Methan gegenüber Wasserstoff (H2)ist der, dass es in der bestehenden Erdgasinfrastruktur ohne Begrenzungen oder weitere Aufbereitung eingespeist werden kann. Das im HELMETH-Projekt erzeugte Erdgassubstitut hat eine H2-Konzentrationen kleiner 2 Volumenprozent und wäre somit in das gesamte deutsche Erdgasnetz ohne Einschränkungen einspeisefähig.

Über das EU-Projekt HELMETH

Das Projekt HELMETH lief fast vier Jahre und mit einem Budget von rund 3,8 Millionen Euro. Das Projekt wurde mit 2,5 Millionen Euro aus dem European Union's Seventh Framework Programme (FP7/2007-2013) for the Fuel Cells and Hydrogen Joint Technology Initiative gefördert. HELMETH steht als Akronym für “Integrated High-Temperature ELectrolysis and METHanation for Effective Power to Gas Conversion“. Projektpartner sind neben dem KIT die Universität Turin und TU Athen, die Firmen Sunfire GmbH und EthosEnergy Italia SPA sowie das European Research Institute of Catalysis ERIC und der DVGW –Deutscher Verein des Gas und Wasserfaches e.V.

Quelle: IWR Online

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