Power-to-X-Forschung: Weniger Strom für Elektrolyse
Das ZSW hat seine Power-to-Gas-Anlage in einem Standardcontainer untergebracht.
Power-to-X ist die Schlüsseltechnologie, um Strom aus erneuerbaren Quellen zu speichern. So kann die elektrische Energie beispielsweise in Gas- oder Flüssigkraftstoffe umgewandelt und in der Industrie und Mobilitätsbranche eingesetzt werden. Der Grundstoff für alle Umwandlungsmöglichkeiten ist Wasserstoff, der wiederum selbst als Energieträger dient und für seine Herstellung jede Menge Strom benötigt.
Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wassserstoff-Forschung in Baden-Württemberg (ZSW) forscht nun an Möglichkeiten den Energieeinsatz für die Erzeugung von Wasserstoff zu reduzieren. Dabei setzten die Wissenschaftler auf das Oxyfuel-Verfahren. Statt Strom kommt bei der Elektrolyse Hochtemperaturwärme zum Einsatz.
Stromeinsatz um die Hälfte reduzieren
Während beim herkömmlichen Verfahren Luft für den Verbrennungsprozess verwendet wird, erzeugt das neue Verfahren mittels reinem Sauerstoff deutlich höhere Verbrennungstemperaturen und dadurch Hitze. Als Brennstoff nutzen die Forscher Biomassestoffe oder Holz. „Mit dieser Technologie wollen wir einen Kubikmeter Wasserstoff aus 2,5 kWh Strom erzeugen “, erklärt Michael Specht, Leiter des ZSW-Fachgebiets „Regenerative Energieträger und Verfahren“. Heutige Elektrolyseure benötigten in der Regel etwa doppelt so viel elektrische Energie.
In einem weiteren Schritt möchten die Forscher das Kohlendioxid aus der Oxyfuel-Verbrennung mit dem Wasserstoff aus der Elektrolyse in einen kohlenstoffhaltigen Energieträger (etwa Methan) oder in Basischemikalien (beispielsweise Methanol) umwandeln. Die Technologie ist kohlendioxidneutral und spart auch an dieser Stelle Energie, da CO2 zum Beispiel nicht extra aus einem Rauchgas abgetrennt werden muss.
FLOX-Brenner oder Wirbelschichtmodell?
Damit dieses Verfahren in der Praxis umgesetzt werden kann, erprobt das Forschungsteam zwei Reaktor-Konzepte. Im Vergleich stehen ein Wirbelschichtmodell und ein FLOX-Brenner (Technisches Brennverfahren ohne Flammenbildung; flammenlose Oxidation = FLOX). Ziel ist es, einen sauerstoffarmen Abgasstrom zu erzeugen, der einerseits Hochtemperaturwärme für die Elektrolyse und andererseits Kohlendioxid für die darauf folgende Synthese bereitstellt. (ls)