Synthetisches Erdgas – eine vielversprechende „Batterie“ für erneuerbare Energien
Die EU hat sich verpflichtet, die Treibhausgasemissionen bis 2050 auf 80 % bis 95 % unter das Niveau von 1990 zu senken. Studien deuten darauf hin, dass Wind- und Sonnenenergie die beiden Hauptpfeiler der europäischen Energiewende sein werden. Die Speicherung von überschüssigem Strom wird für eine unterbrechungsfreie Energieversorgung immer wichtiger. Das EU-finanzierte Projekt ElectroGas entwickelte eine innovative Technologie auf der Grundlage der Elektrolyse, um Strom aus Wind- und Sonnenenergie in speicherbares, hocheffizientes und umweltfreundliches synthetisches Erdgas umzuwandeln.
Strom-zu-Gas-Speicher
Die Idee, Strom zur Erzeugung energetischer Gase wie Wasserstoff und Methan zu nutzen, ist nicht neu. Da die Stromerzeugung aus erneuerbaren Quellen zunimmt, feiert dieses Verfahren nun seinen Comeback. Diese flexiblen Energieträger oder gasförmigen Brennstoffe bieten eine Lösung zur Energiespeicherung in Zeiten mit schwachem Wind und Sonnenlicht. Der erste Schritt in diesem Prozess ist die Erzeugung von synthetischem Wasserstoff aus Wasser und erneuerbarer Energien mithilfe von Elektrolyse. Die Umwandlung von erneuerbarem Wasserstoff in Methan (den Hauptbestandteil von Erdgas) oder andere Kohlenwasserstoffe benötigt nach dem Elektrolyseprozess zusätzliche Schritte. Einer dieser Schritte beinhaltet die Verwendung einer umgekehrten Wassergas-Konvertierungsreaktion zur Umwandlung von CO2 in Kohlenmonoxid. In einem anderen Schritt wird Wasserstoff mit Kohlenmonoxid und CO2 zur Erzeugung von Synthesegas gemischt. Dieses Gas wird zu einem katalytischen Reaktor geleitet, um Kohlenwasserstoffe (Methan, Methanol, Ameisensäure usw.) zu erhalten. Herkömmliche Techniken zur Erzeugung von Synthesegas aus Biomasse erfordern hohe Temperaturen (500-1 000 °C) und hohen Druck (über 40 bar). ElectroGas demonstriert ein revolutionäres Verfahren, das die Erzeugung von Synthesegas bei niedrigeren Temperaturen (100 °C) und niedrigerem Druck (unter 4 bar) ermöglicht.
Eine bessere Alternative zur Energiespeicherung
„Das dabei verwendete CO2 wird durch Oxidation von Biokohleelektroden (Biomasse) zur Gewährleistung eines geschlossenen Kohlenstoffkreislaufs direkt im Elektrolyseur erzeugt. Wenn das CO2 wie in aktuellen industriellen Prozessen aus einer externen Quelle [fossiler Brennstoff] stammte, würde der Prozess nicht als klimaneutral gelten“, erklärt Projektkoordinator José Campos Rodrigues. Der Mangel an CO2-Emissionen ermöglicht es auch, die Reichweite erneuerbarer Energien auf abgelegene Gebiete auszuweiten. „Die Speicherung von überschüssigem erneuerbarem Strom in synthetischem Erdgas könnte jede Region oder Gemeinde autonom und den Import von Kraftstoffen überflüssig machen. Synthetisches Erdgas und flüssige synthetische Kraftstoffe sind eine enorme Geschäftsmöglichkeit für Investoren und eine vielversprechende hochwertige Spezialisierung zur Ankurbelung der europäischen Wirtschaft“, fügt Rodrigues hinzu. Ein weiterer Vorteil von synthetischem Erdgas gegenüber anderen Lösungen zur Energiespeicherung (oder anderen Gaskraftstoffen) besteht in der leichten Speicherung und dem einfachen Transport. Es kann ohne weitere Verarbeitung in die vorhandene Erdgasinfrastruktur eingespeist werden. ElectroGas ist auch eine bessere und zuverlässigere Alternative zu Pufferbatterien, die in netzunabhängigen Energiesystemen verwendet werden. Batterien können Energie zum Ausgleich von jahreszeitlichen Schwankungen nicht zu erschwinglichen Kosten speichern. Letztendlich hat ElectroGas im Vergleich zum Pumpspeicherkraftwerk viel weniger Investitionskosten und wirkt sich nicht auf die Umwelt aus. Die Forschenden arbeiten nun daran, ihren Laborprototyp in einen 5-kW-Elektrolyseur hochzuskalieren. Feldtests werden bis Ende 2020 durchgeführt. Die ElectroGas-Technologie könnte eine wichtige Rolle bei der künftigen Speicherung von erneuerbaren Energien spielen und der EU helfen, ihre Ziele zur Reduzierung der CO2-Emissionen zu erreichen. Synthetisches Erdgas bietet eine nachhaltige Alternative zur Mobilität und Elektrifizierung ländlicher oder abgelegener Gebiete. Es könnte bis Mitte des Jahrhunderts als Katalysator für einen hohen Durchbruch (über 90 %) variabler erneuerbarer Energien wirken.
Schlüsselbegriffe
ElectroGas, synthetisches Erdgas, Energiespeicherung, CO2, erneuerbare Energien, Solarenergie, Methan, Elektrolyseur
