WISSEN-NEWS Forschung aus Dresden: Energiewende und Methanol – Alkohol als Speichermedium
Hauptinhalt
15. Oktober 2024, 11:01 Uhr
Methanol könnte ein ideales Speichermedium für überschüssige Energie aus Solar- und Windkraft sein. Jedoch ist die Infrastruktur der fossilen Rohstoffgewinnung bisher noch unschlagbar günstig. Das könnte sich laut einem Wissenschaftler in den nächsten 20 Jahren ändern.
Überschussstrom aus Solaranlagen oder Windparks kann zuerst in Wasserstoff und dann zusammen mit Kohlendioxid-Emissionen aus Industrieprozessen in den einfachsten Vertreter der Alkohole umgewandelt werden: Methanol. In Leuna zum Beispiel arbeitet seit vergangenem Jahr eine Pilotanalage.
"Methanol ist ein sehr guter Energiespeicher und hat, auf das Volumen bezogen, im Vergleich zu Wasserstoff eine viel höhere Energiedichte", erklärt Stefan Fogel vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf in einer Pressemitteilung. Als Flüssigkeit kann Methanol zudem einfach transportiert werden, was den Alkohol zu einem idealen Speichermedium macht. Außerdem ist es einer der wichtigsten Grundstoffe in der Chemieindustrie.
Was ist der Power-to-Methanol-Prozess?
Der Power-to-Methanol-Prozess auf Basis von Hochtemperatur-Elektrolyseuren ist in der wissenschaftlichen und wirtschaftlichen Fachliteratur weiterhin unterrepräsentiert. Deswegen hat sich die Dresdner Forschungsgruppe auf jene Elektrolyse-Systeme fokussiert, die bei Betriebstemperaturen über 600 Grad Celsius reinen Wasserstoff erzeugen, erklärt Fogel. Dieser wird ohne weiteren Separationsaufwand direkt in der Synthesestufe genutzt. Das ist effizienter als die heute etablierten Technologien wie zum Beispiel die alkalische Elektrolyse.
"Es wäre in Zukunft möglich, eine Power-to-Methanol-Anlage mit einer Photovoltaik- oder Windkraft-Anlage zu koppeln, im Teillastbetrieb zu fahren und trotzdem kompetitive Produktionskosten zu erzielen", so Fogel. Zwar sind die eigentlichen Produktionskosten einer solchen Anlage gar nicht so hoch – jedoch müsste zuerst massiv in die Infrastruktur für solche Anlagen investiert werden. Fossile Rohstoffe bleiben deswegen vorerst konkurrenzlos billig.
Doch laut der Analyse des Chemieingenieurs könnte sich das in gut 25 Jahren ändern: "Im Jahr 2050 könnten wir mit dem Power-to-Methanol-Prozess den Punkt erreicht haben, an dem wir mit den fossilen Energieträgern gleichauf liegen."
Die letzte Veröffentlichung fand im April 2024 in der Fachzeitschrift Journal of CO2 Utilization statt: Operating windows and techno-economics of a power-to-methanol process utilizing proton-conducting high temperature electrolyzers (Betriebsfenster und techno-ökonomische Aspekte eines Power-to-Methanol-Prozesses unter Verwendung von protonenleitenden Hochtemperatur-Elektrolyseuren).
Eine weitere Publikation stammt vom 15. Januar 2024 in der Fachzeitschrift Energy Conversion and Management: Dynamic system modeling and simulation of a power-to-methanol process based on proton-conducting tubular solid oxide cells (Dynamische Systemmodellierung und Simulation eines Power-to-Methanol-Prozesses auf der Grundlage protonenleitender rohrförmiger Festoxidzellen).
Ebenfalls ein Beitrag zum Thema erschien am 5. April 2019 in der Fachzeitschrift International Journal of Hydrogen Energy: Simulation of the transient behavior of tubular solid oxide electrolyzer cells under fast load variations (Simulation des instationären Verhaltens von röhrenförmigen Festoxid-Elektrolysezellen bei schnellen Laständerungen).
pk
Dieses Thema im Programm: MDR FERNSEHEN | MDR THÜRINGEN JOURNAL | 28. April 2024 | 19:00 Uhr
RaphaelL vor 5 Wochen
Lautet die Reaktionsformel nicht CH4+2×O2 -> CO2+2×H20?
Bei wie von dir beschrieben CH4+ 3×O2 -> CO2+2×H2O hätte man links ja
1×C
6×O
4×H
Und rechts
1×C
4×H
4×O
Die Reaktionsformel für Wasser ist ja
2×H2+O2 -> 2×H2O
Shantuma vor 21 Wochen
@Sharis:
Doch sie stimmt!
Wenn 1 CH4-Molekül mit 3 O2-Moleküle reagiert, dann können keine 2 oder mehr CO2-Moleküle entstehen. Wir betreiben hier keine Kernfusion!
Daher ist die Masseveränderung völlig irrelevant.
Die Menge, d.h. die Anzahl bleibt gleich.
Und die Formel lautet nun mal
1 CH4 + 3 O2 -> 1 CO2 + 2 H2O
Wir haben:
1x C auf beiden Seiten
6x O auf beiden Seiten
4x H auf beiden Seiten
Das ist einfache Mathematik!
Somit ist die Formel absolut richtig! Fragen Sie Chemiker, oder Mathematiker.
Sharis vor 21 Wochen
Ergänzung: dabei wird sowohl der Kohlenstoff als auch der Wasserstoff oxidiert, wie Sie ja (fast) richtig dargestellt haben. O2 ist nun mal schwerer als H2, nur stimmt bei Ihrer Reaktionsgleichung die Menge des entstehenden CO2 nicht.