Das Power-to-Methane-Konzept

Von den Grundlagen zum gesamten System

verfasst von: Karim Ghaib

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Buchreihe : essentials

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

Inhaltsverzeichnis

Über dieses Buch

Karim Ghaib stellt hier vor allem die technischen Aspekte des Power-to-Methane-Konzeptes vor. Er geht auf die einzelnen Glieder der Prozesskette im Detail ein, bevor er einige Power-to-Methane-Anlagen zeigt. Mit anschaulichen Grafiken erleichtert der Autor das Verständnis. Ein umfangreiches Literaturverzeichnis ermöglicht es zudem, auch künftig schnell auf aktuelle Informationen zugreifen zu können.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung

Zusammenfassung

Ein vielversprechendes Verfahren zur Speicherung bzw. anderweitigen Nutzung von Überschuss elektrischer Energie ist das Power-to-Methane-Konzept. Das erzeugte Produkt CH₄ kann rückverstromt werden oder in den verschiedenen Sektoren, wo CH₄ benötigt wird, verwendet werden.

Karim Ghaib

Kapitel 2. Wasserelektrolyse

Zusammenfassung

Die H₂O-Elektrolyse kann als die erste Stufe der PtM-Prozesskette angesehen werden. Die bekanntesten Technologien zur Durchführung der H₂O-Zersetzung sind AEL, PEMEL und SOEL. Die AEL ist die reifste Technologie. Sie zeichnet sich durch relativ gute technische und wirtschaftliche Eigenschaften aus. Allerdings wird die Korrosion ihr traditioneller Nachteil bleiben. PEMEL weist eine höhere Leistung-zu-Wasserstoff-Effizienz, eine kürzere Antwortzeit und eine höhere Lastflexibilität auf. Die PEMEL-Technologie ist jedoch teurer und hat eine geringere Haltbarkeit. Die SOEL ist eine viel sprechende Technologie. Ihr Hauptvorteil ist ihr sehr niedriger spezifischer elektrischer Energieverbrauch in kWh pro erzeugten Nm3 Wasserstoff. Die Technologie ist aber noch in der Entwicklungsphase. Große Entwicklungsschritte müssen zuerst vollzogen werden.

Karim Ghaib

Kapitel 3. CO2 für Power-to-Methane

Zusammenfassung

CO₂ kann aus Biomasseanlagen, Kraftwerken, industriellen Prozessen und Umgebungsluft gewonnen werden, wobei je höher der CO₂-Partialdruck ist, desto attraktiver ist die Quelle. Für die CO₂-Aufbereitung gibt es eine Reihe von Technologien, die auf den folgenden verfahrenstechnischen Prinzipien basieren: Absorption, Adsorption, Membran und kryogene Destillation.

Karim Ghaib

Kapitel 4. Methanisierung

Zusammenfassung

Die Methanisierung ist der zweite und letzte Umwandlungsprozess der PtM-Prozesskette. Der Prozess wird mit abnehmender Temperatur und zunehmendem Druck begünstigt. Verschiedene Metalle wurden für die Katalyse der Methanisierung getestet. Es wurde bewiesen, dass viele Metalle der Gruppe VIIIB im Periodensystem der Elemente die Methanisierung von CO₂ katalysieren können. Die Methanisierung ist ein stark exothermer und temperaturabhängiger Prozess, daher sind die Wärmeabfuhr und Temperaturregelung die Schlüsselparameter bei der Konstruktion von funktionierenden und nachhaltigen Methanisationsreaktoren. Zahlreiche Reaktorkonzepte wurden für die Methanisierung adaptiert. Die am meisten diskutierten Konzepte sind Festbett-, Monolith-, Mikrokanal-, Membran- und Sorptionsreaktoren, wobei der Festbetttyp das weit entwickelte Konzept für die Methanisierung ist.

Karim Ghaib

Kapitel 5. Power-to-Methane-Anlagen

Zusammenfassung

Die Grundoperationen der PtM-Prozesskette können als entwickelt angesehen werden, da es mindestens eine reife Technologie für jede Grundoperation gibt. Allerdings gibt es bislang wenig Erfahrung mit dem gesamten PtM-System. Es gibt nur wenige Anlagen weltweit, die elektrische Energie und CO₂-haltiges Gas aufnehmen und CH₄-reiches Gas produzieren. Die zukünftige Forschung muss sich auch auf die Integration von PtM in den Energiesektor konzentrieren, um das reale Potenzial dieser Technologie vorzuzeigen.

Karim Ghaib

Kapitel 6. Zusammenfassung

Zusammenfassung

PtM kann im zukünftigen Energiesektor eine wichtige Rolle spielen. Neben der Speicherung der elektrischen Energie kann die Technologie das Stromnetz mit verschiedenen Sektoren wie Transport und chemischer Industrie anschließen. Ein weiterer Vorteil des PtM ist, dass das erzeugte CH₄ eine Senke für CO₂-Emissionen darstellt. Technologien zur Durchführung der Grundoperationen der PtM-Prozesskette sind weit entwickelt. Allerdings gibt es bislang wenig Erfahrung mit dem gesamten System. Die zukünftige Forschung muss sich auch auf die Integration von PtM in den Energiesektor konzentrieren, um das reale Potenzial dieser Technologie vorzuzeigen.

Karim Ghaib

Backmatter

Titel: Das Power-to-Methane-Konzept
verfasst von: Karim Ghaib
Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden
Electronic ISBN: 978-3-658-19726-1
Print ISBN: 978-3-658-19725-4
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-658-19726-1