Flexible Methan-Produktion aus Strom und Biomasse
Die Verknüpfung von Strom- und Gasnetz soll die Energieversorgung in Zukunft nachhaltig und robust machen. So könnte etwa fluktuierender Wind- und Sonnenstrom in Form des chemischen Energieträgers Methan gespeichert werden. Forscher des KIT und des DVGW zeigen nun, dass dieser Baustein der Energiewende technisch machbar ist. Die Pilotanlage DemoSNG wurde am KIT fertiggestellt und wird nun in Schweden eingesetzt, um mittels Kohlendioxid aus Biomasse und variablen Anteilen von Wasserstoff aus Öko-Strom verlässlich und effektiv Methan herzustellen.
Die Pilotanlage DemoSNG passt in einen handelsüblichen Frachtcontainer. Sie ist mobil und dezentral einsetzbar.
KIT
„Die variablen Betriebszustände waren die größte Herausforderung bei der Entwicklung“, sagt Projektleiter Siegfried Bajohr vom Engler-Bunte-Institut (EBI) des KIT. Aus den Produkten einer Biomasse-Vergasungsanlage, also Wasserstoff, Kohlenstoffdioxid und Kohlenstoffmonoxid, produziert die Pilotanlage DemoSNG mittels eines Nickel-Katalysators direkt Methan und Wasser (SNG-Betrieb). Wenn Öko-Strom zur Verfügung steht, wird er zur Elektrolyse und Erzeugung von zusätzlich einbindbarem Wasserstoff genutzt. Dann kann Flexible Methan-Produktion aus Strom und Biomasse Pilotanlage demonstriert, dass fluktuierende Öko-Strommengen durch die Methanisierung biogener Gase technisch zuverlässig genutzt werden können sich der Volumenstrom in der Anlage verdoppeln, die Ausnutzung des Kohlenstoffs aus der Biomasse auf nahezu 100 Prozent steigen und eine große Menge nutzbarer Abwärme am Katalysator entstehen (PtG-Betrieb).
„Da herkömmliche Methanisierungsverfahren hier an ihre Grenzen stoßen, haben wir ein neues Reaktorkonzept entwickelt“, so Bajohr. Die Ausgangsstoffe treffen in einem wabenförmigen Katalysatorträger aufeinander, der so ausgelegt werden kann, dass beide Betriebszustände und Mischzustände effizient ablaufen können. „Mit DemoSNG-Anlage haben wir nun gezeigt, dass unser Konzept auch in einer großformatigen Pilotanlage funktioniert.“ Metallische Wabenträger werden bereits als Abgaskatalysatoren in Autos eingesetzt. Sie zeichnen sich durch hohe Wärmeleitfähigkeit und mechanische Robustheit bei geringem Druckverlust in wechselnden Betriebszuständen aus.
Die Anlage DemoSNG wurde in einem handelsüblichen Frachtcontainer (12 m x 2,4 m x 2,4 m) installiert und ist mobil. Ihr nächster Einsatzort, nach den nun abgeschlossenen Betriebstests am KIT, ist das schwedische Köping. Sie wird im Dauerbetrieb unter realen Bedingungen in die Stoffströme einer Biomassevergasungsanlage eingebunden, die Holzabfälle verwertet. Der wabenförmige Katalysator lässt sich einfach in verschiedenen Anlagengrößen implementieren. Damit könnte es in Zukunft möglich werden, auch kleinere, dezentrale Einheiten etwa an ländlichen Biogasanlagen wirtschaftlich zu betreiben.
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