Synthetisches Erdgas für weniger CO2-Emissionen

Als alternativer Kraftstoff für Fahrzeuge soll synthetisches Gas künftig an Bedeutung gewinnen. Nach Audi forscht nun auch das Karlsruher Institut für Technologie in einem koordinierten EU-Projekt an diesem regenerativen Energieträger. Das Projekt heißt „Helmeth“ und steht für „Integrated High-Temperature Electrolysis and Methanation for Effective Power to Gas Conversion“. Im Grunde beschäftigt es sich mit der Technik, die der Automobilhersteller Audi bereits 2013 im niedersächsischen Werlte in Betrieb nahm.

Im Juni startete dort eine „Power-to-Gas“-Anlage, die aus Strom „E-Gas“ produziert, wie es bei Audi heißt. Es kann dabei helfen, die CO2-Emissionen im Mobilitätssektor zu senken. Audi bietet hier seit Kurzem den A3 g-tron ab 25 900 Euro an. Der fährt laut den Ingolstädtern im reinen E-Gasbetrieb komplett CO2-neutral.Die untersuchte Verfahrensweise beim EU-Projekt dürfte nicht wesentlich vom Prozess abweichen, den Audi verfolgt. Die Forscher wollen ihn auch zur Produktion von chemischen Energieträgern nutzen. Noch aber sei der Prozess Strom zu Erdgas unwirtschaftlich.

Die Produktion des E-Gases geschieht in zwei Prozessschritten: Durch Strom aus Wind wird mit Elektrolyse aus Wasser (H2O) unter anderem Wasserstoff (H2) gewonnen und anschließend mit CO2 zu Methan (CH4) umgewandelt. Nach dieser „Methanisierung“ kann das CH4 ins Erdgasnetz eingespeist und somit „gespeichert“ werden. Denn Methan ist der Hauptbestandteil von Erdgas und kann in der bestehenden Erdgasinfrastruktur nahtlos eingesetzt werden. Das ginge auch mit Wasserstoff, doch die Wissenschaftler rechnen bei Transport und Anwendungen von H2 mit einem größeren möglichen Anpassungsbedarf, da sich Energiedichte und chemische Eigenschaften von Methan und Wasserstoff stark unterscheiden. Da die Elektrolyse und die Methanisierung oft getrennt betrachtet und optimiert werden, rechnen die Wissenschaftler mit einem großen Potenzial, das in der Nutzung der Prozesswärme aus der Methanisierung liegt.

Der Wärmebedarf bei der Elektrolyse soll beispielsweise hiermit gedeckt werden. Insbesondere habe die Hochtemperatur-Elektrolyse bei rund 800 Grad Celsius thermodynamische Vorteile, die den Wirkungsgrad weiter steigern. Die im Rahmen von Helmeth entstehende Demonstrationsanlage soll mit einem Wirkungsgrad von rund 85 Prozent mit erneuerbaren Energien Methan erzeugen. Parallel werden Studien zur Wirtschaftlichkeit und Klimabilanz der neuen Technik erarbeitet.