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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

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

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

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

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

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

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

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