Wasserstoff wird bisher vorrangig energieintensiv und CO2-produzierend aus Methan hergestellt. Ein neues Verfahren soll die Effizienz deutlich erhöhen.
LNG wird in Tankern angeliefert und kann in diesem Zustand direkt per Plasmalyse zu Wasserstoff und Kohlenstoff aufgespalten werden.
Urbansky
Wasserstoff soll in Zukunft klimaneutral per Elektrolyse aus Wasser hergestellt werden. "In der Theorie kann die Produktion von Wasserstoff über das Verfahren der Methanpyrolyse klimaneutral erfolgen. Hierfür sind jedoch einige Bedingungen zu erfüllen, die zum aktuellen Zeitpunkt im großen Maßstab schwer umsetzbar sind", benennen die Springer-Vieweg-Autoren Marcel Linnemann und Julia Peltzer in ihrem Buchkapitel Wasserstofferzeugung & -bereitstellung auf Seite 111 ein weiteres mögliches Verfahren.
Das Unternehmen Graforce will mit der Methan-Elektrolyse, auch Plasmalyse genannt, verflüssigtes Erdgas (LNG) in Wasserstoff umwandeln. Damit könnte zumindest in der Vorkette die Infrastruktur aus Verflüssigern, Tankern und Tanks beibehalten werden. "Die EU kann ihre Dekarbonisierungsziele immer noch erreichen, wenn LNG, LPG oder auch Erdgas nicht mehr verbrannt, sondern mit Hilfe von Ökostrom und unseren Wasserstoffanlagen direkt am Terminal oder an dezentralen Standorten in Wasserstoff und festen Kohlenstoff umgewandelt werden", erklärt Jens Hanke, CTO von Graforce.
Plasmafeld schafft Moleküle
In den Plasmalyse-Anlagen spaltet ein durch erneuerbaren Strom erzeugtes Hochfrequenz-Plasmafeld Kohlenwasserstoffe wie Methan in ihre molekularen Bestandteile auf, eben Wasserstoff und festen Kohlenstoff. Letzterer kann in industriellen Anwendungen genutzt werden. Im Vergleich zur Wasserelektrolyse benötigt die Plasmalyse nach Unternehmensangaben nur ein Fünftel der Energie für die gleiche Menge an Wasserstoff.
Ein Modul leistet 20 Megawatt und kann pro Jahr etwa 70.000 Tonnen LNG in Wasserstoff umwandeln. Im Vergleich zur Verbrennung derselben LNG-Menge werden dabei rund 200.000 Tonnen CO2 eingespart.
Drei Demo-Anlagen laufen
Graforce hat bereits drei Demo-Anlagen in Berlin und Brandenburg gebaut. Zwei weitere Projekte kommen 2023 hinzu, eines davon im Bereich der Kraft-Wärme-Kopplung. Dazu ging das Unternehmen eine Kooperation mit Kawasaki Gas Turbine Europe ein. Durch eine Kombination aus Plasmalyse und Wasserstoffturbine können CO2-frei Elektrizität und Hochtemperaturwärme erzeugt werden. Letztere wird in industriellen Prozessen benötigt.
Dabei wird aus verschiedenen Trägern wie Biomethan, Erdgas, LNG oder LPG (Flüssiggas) kohlenstofffreier Wasserstoff erzeugt, der in der Wasserstoffgasturbine in Elektrizität umgewandelt wird. Dieser Strom wiederum wird in der Plasmalyze zur Wasserstoffproduktion wiederverwendet.
Solche Projekte zeigen, dass die Wege zur Wasserstoffwirtschaft vielfältig sind. Denn auch die umgekehrte Prozesskette ist denkbar. "Solange die Kapazitäten zur Speicherung und zum Transport von Wasserstoff begrenzt sind, ist die Methanisierung des Wasserstoffs zu CH4 sinnvoll", beschreiben die Springer-Vieweg-Autoren Valentin Crastan und Michael Höckel in ihrem Buchkapitel Wasserstoff und Brennstoffzellen auf Seite 508 ein Beispiel.