Plattform für Wasser, Gas und Wärme
Die Mitte Juni in Betrieb genommene Methanisierungsanlage «move-MEGA» der Empa vereint laut eigenen Angaben zentrale Bausteine der Energiewende: Sie produziert Methan aus erneuerbarem Wasserstoff und CO2 und steigert dabei die Lastflexibilität des Verfahrens. Dies sei ein entscheidender Vorteil bei der Nutzung von schwankenden erneuerbaren Stromquellen. Die Demonstrationsanlage zeigt, wie erneuerbarer Solarstrom in direkter Kopplung mit der Elektrolyse in Wasserstoff umgewandelt und anschliessend mit CO₂ aus der Umgebungsluft zu synthetischem Methan verarbeitet werden kann. Die direkte Kopplung dieser Prozesse an einem Standort ist gemäss der Empa in dieser Form einzigartig.
Das Herzstück der neuen Anlage bildet die sorptionsverstärkte Methanisierung, bei der Zeolith-Pellets als Katalysatorträger fungieren. Diese adsorbieren das bei der Methanisierungsreaktion als Nebenprodukt entstehende Wasser, wodurch das chemische Gleichgewicht zugunsten der Methanentstehung verschoben wird. Dadurch könne der Prozess bei niedrigeren Drücken und Temperaturen betrieben und das gebildete Methan ohne aufwendige Nachreinigung direkt genutzt oder ins Gasnetz eingespiesen werden.
Zentral bei der Entwicklung des neuen Verfahrens sei das Wärmemanagement gewesen: Um einen kontinuierlichen Betrieb gewährleisten zu können, seien mindestens zwei Reaktoren erforderlich, die abwechselnd Methan erzeugen und regeneriert beziehungsweise getrocknet werden. Für diese Trocknung ist laut Empa ein ausgefeiltes Wärmemanagement entscheidend, bei dem Abwärme aus der Methanisierung entweder gezielt aus dem Reaktor abgeführt oder im Katalysatorbett gespeichert werden könne.
«Dank der sorptionsverstärkten Methanisierung und dem Wärmemanagement erreichen wir hohe Umsätze und eine deutlich höhere Lastflexibilität als mit konventionellen Verfahren. Das macht die Technologie besonders attraktiv für die direkte Kopplung mit Photovoltaik- oder Windkraftanlagen», erläutert move-MEGA-Projektleiter Florian Kiefer.
Die in den «Power-to-Gas»-Demonstrator integrierte «Direct-Air-Capture»-Anlage macht es zudem möglich, das für die Methanisierungsreaktion erforderliche CO₂ direkt der Umgebungsluft zu entnehmen. Dadurch schafft der «Power-to-Gas»-Prozess die Voraussetzung für negative CO2-Emissionen: Das erzeugte Methan könnte anschliessend, so die Empa, in einem nachgelagerten Schritt mittels Methan-Pyrolyse in festen Kohlenstoff und Wasserstoff aufgespalten werden. Dabei könnte der feste Kohlenstoff als langfristig CO2-Senke dienen und in Baustoffen wie Beton oder Asphalt zum Einsatz kommen.
Christian Bach, Initiant des Projekts und Leiter der Abteilung Chemische Energieträger und Fahrzeugsysteme an der Empa, ist überzeugt, dass die Methanisierung in Verbindung mit der Methan-Pyrolyse einen Weg eröffnet, auf dem die Versorgung mit erneuerbarer Energie und die dauerhafte Entfernung von CO2 aus der Atmosphäre kombiniert werden können. Damit seien negative CO2-Emissionen möglich, so Bach.
«AQUA & GAS» gibt es auch als E-Paper. Abonnenten, SVGW- und/oder VSA-Mitglieder haben Zugang zu allen Ausgaben von A&G.
Den «Wasserspiegel» gibt es auch als E-Paper. Im SVGW-Shop sind sämtliche bisher erschienenen Ausgaben frei zugänglich.
Kommentare (0)