„Power-to-Gas“-Technologie

Forscher von TU München, Wacker und Clariant treiben Verfahren zur Ökostrom-Speicherung voran


Fotos: dpa, Fotolia (4)
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München. Ausgerechnet das viel gescholtene „Treibhausgas“ Kohlendioxid kann bei der Energiewende eine wichtige Rolle spielen. Umgewandelt in Methan, soll es einmal die Energie aus Wind- und Solarparks speichern, die nicht sofort für die Stromversorgung gebraucht wird. Denn Methan lässt sich ins Erdgasnetz speisen, man kann damit heizen, Autos betreiben und Gaskraftwerke befeuern. Fachleute sprechen bei dem Verfahren, das mit Ökostrom Gas erzeugt, auch von „Power-to-Gas“-Technologie.

Das Problem bei der Vorgehensweise: „Die Reaktion von Kohlendioxid zu Methangas war bisher nicht effizient genug“, sagt Professor Bernhard Rieger von der Technischen Universität München. Unter seiner Leitung haben Wissenschaftler der Uni, aber auch von Unternehmen wie Wacker Chemie und Clariant das Verfahren in den letzten beiden Jahren optimiert. „Statt ursprünglich 60 Prozent Ausbeute schaffen wir jetzt 92 bis 95 Prozent“, sagt Rieger. „Aber wir wollen noch besser werden.“

Vom Forschungsministerium wird das Projekt mit 6 Millionen Euro gefördert. Und an diesen Knackpunkten wird gearbeitet:

Der Katalysator

„Ab 2030 im großen Stil Methan herstellen.“ Bernhard Rieger, Professor an der TU München. Foto: Privat
„Ab 2030 im großen Stil Methan herstellen.“ Bernhard Rieger, Professor an der TU München. Foto: Privat

Ohne einen Stoff, der die Reaktion beschleunigt, funktioniert die Sache nicht. Diese Substanzen sind enorm gefordert, weil bei der Umsetzung sehr viel Wärme frei wird – trotz Kühlung des Reaktionskessels.

„Die Katalysatoren müssen dauerhaft Temperaturen von 500 Grad Celsius aushalten, sollen aber auch in der weniger heißen Zone des Kessels effizient arbeiten“, schildert Andreas Geisbauer vom Hersteller Clariant die Herausforderung.

Rund 250 verschiedene Katalysatoren haben die Wissenschaftler getestet, darunter völlig neue Stoffe, bewährte Varianten von Clariant sowie Materialien von Wacker Chemie. Nun gibt es Prototypen mit verbesserten Eigenschaften: „Die Methanausbeute ist schon sehr hoch“, sagt Geisbauer. „Wir wollen aber noch ein paar Prozent mehr schaffen, um die Qualität für das Erdgasnetz möglichst zuverlässig zu erreichen.“ Das Gas darin besteht ebenfalls vorwiegend aus Methan.

Der Reaktionsverlauf

Noch wissen die Forscher nicht genau, was an den Oberflächen der Katalysatoren passiert. „Das werden wir uns nun genau anschauen“, sagt Projektleiter Professor Rieger. „Nur mit dem Know-how können wir den Durchsatz weiter steigern. Schließlich will man so ab 2030 im großen Stil Methan herstellen.“

Das Kohlendioxid

Den Ausgangsstoff wollen die Wissenschaftler möglichst klimaschonend gewinnen. Zum Beispiel aus dem Rauch von Kohle- und Gaskraftwerken. Oder dem Gas von Biogasanlagen, das oft eine große Menge Kohlendioxid enthält. Forscher von Wacker entwickelten zusammen mit Fraunhofer- und Uni-Wissenschaftlern eine neuartige Membran für Hohlfasern, mit denen sich das Kohlendioxid herausfiltern und zugleich reinigen lässt.

Das Praktische daran: Man kann große Gasmengen durch Filtration voneinander trennen. Das Verfahren wird bereits getestet.

Und wie kommt bei der Technik nun der überschüssige Ökostrom ins Spiel? Der erzeugt zunächst aus Wasser mithilfe der Elektrolyse Wasserstoff. Diesen braucht man dann neben Kohlendioxid für die Herstellung von Methan. Auch den Wasserstoff könnte man speichern. „Doch richtig effizient funktioniert das bis heute nicht“, sagt Rieger. „Methan kann man dagegen ins Erdgasnetz speisen.“

Und da ist viel Platz in den 450.000 Kilometer Leitung und den 47 unterirdischen Speichern. Fraunhofer-Forscher haben ausgerechnet: Wenn die voll gefüllt sind, könnte man Deutschland bei mittlerem Verbrauch 77 Tage lang mit Strom aus Erdgas versorgen.

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