{"id":121460,"date":"2023-01-24T07:04:00","date_gmt":"2023-01-24T06:04:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=121460"},"modified":"2023-01-23T09:22:49","modified_gmt":"2023-01-23T08:22:49","slug":"robuster-reaktor-fur-reines-methan","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/robuster-reaktor-fur-reines-methan\/","title":{"rendered":"Robuster Reaktor f\u00fcr reines Methan"},"content":{"rendered":"\n\n\n

Synthetische Energietr\u00e4ger sind kreislaufgerecht bez\u00fcglich CO2<\/sub>\u00a0und k\u00f6nnen erneuerbare Energie transportierbar und langfristig speicherbar machen. K\u00fcnstlich hergestelltes Methan ist einer davon. Das Problem: Dessen Herstellung ist mit relativ hohen Energieverlusten verbunden; zudem machen bisherige Verfahren eine Aufreinigung des Methans erforderlich. Um das zu \u00e4ndern, haben Empa-Forschende ein neues, optimiertes Reaktorkonzept f\u00fcr die Methanisierung entwickelt.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

\"Florian
Hightech: Die Erkenntnisse aus dem neuen Reaktorkonzept dienen als Basis f\u00fcr den Bau von Grossanlagen: Florian Kiefer, Projektverantwortlicher f\u00fcr die sorptionsverst\u00e4rkte Methanisierung, neben der Versuchsanlage. \u00a9<\/strong> Empa<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Die Energiewende verlangt nach Energietr\u00e4gern, die klimaschonend sind; das heisst, dass sie bei Herstellung und Gebrauch m\u00f6glichst geringe \u2013 im Idealfall gar keine \u2013 CO2<\/sub>-Emissionen verursachen. Daf\u00fcr bieten sich unter anderem synthetische Energietr\u00e4ger an \u2013 also solche, die durch Umwandlungsprozesse aus erneuerbarer Energie gewonnen werden. Denn die Nutzung solcher Energietr\u00e4ger erzeugt nur gerade so viel CO2<\/sub>\u00a0wie zuvor f\u00fcr deren Herstellung aus der Atmosph\u00e4re entzogen wurde.\u00a0<\/p>\n\n\n\n

K\u00fcnstlich erzeugtes Methan f\u00e4llt unter diese Kategorie. \u00abSynthetisches Gas bietet ein enormes Potential, wenn es aus atmosph\u00e4rischem CO2<\/sub>\u00a0und erneuerbar erzeugtem Wasserstoff hergestellt wird\u00bb, erkl\u00e4rt Christian Bach<\/strong>, Leiter der Empa-Abteilung Fahrzeugantriebssysteme. \u00abF\u00fcr die Wasserstofferzeugung ben\u00f6tigt man neben erneuerbarer Elektrizit\u00e4t aber auch viel Wasser. In unserem Mobilit\u00e4tsdemonstrator \u00abmove<\/a>\u00bb wollen wir deshalb neben dem CO2<\/sub>\u00a0auch das Wasser f\u00fcr die Wasserstoffherstellung mit Hilfe eines CO2<\/sub>-Kollektors des ETH-Spin-offs \u00abClimeworks\u00bb direkt vor Ort aus der Atmosph\u00e4re gewinnen. \u00bb Solche Konzepte liessen sich dann k\u00fcnftig auch in W\u00fcstenregionen ohne fl\u00fcssige Wasservorr\u00e4te umsetzen.<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n

Die Herstellung von synthetischem Methan aus Wasserstoff und CO2<\/sub>\u00a0\u2013 die so genannte Methanisierung \u2013 hat allerdings ihre T\u00fccken. Denn das in einem katalytischen Verfahren erzeugte Gas enth\u00e4lt bislang auch noch Wasserstoff, was eine direkte Einspeisung ins Gasnetz verunm\u00f6glicht. Die Empa-Forscher Florian Kiefer, Marin Nikolic, Andreas Borgschulte und Panayotis Dimopoulos Eggenschwiler haben deshalb ein neues Reaktorkonzept entwickelt, bei dem die Bildung von Wasserstoff auf der Produktseite unterbunden wird. Damit erzielen die Empa-Forschenden eine einfachere Prozessf\u00fchrung und eine bessere Eignung f\u00fcr den dynamischen Betrieb, also z.B. f\u00fcr die Kopplung mit unstetig verf\u00fcgbaren erneuerbaren Energien. Das Projekt wird durch den Kanton Z\u00fcrich, Avenergy Suisse, Migros, Lidl Schweiz, Armasuisse, Swisspower sowie den ETH-Rat unterst\u00fctzt.\u00a0<\/p>\n\n\n\n

Direkte Einspeisung in Gasnetz<\/h3>\n\n\n\n

Das wasserstofffreie Methan wird im \u00abmove\u00bb mit der sogenannten sorptionsverst\u00e4rkten Methanisierung hergestellt. Die Idee dahinter: Das bei der Reaktion entstehende Wasser wird w\u00e4hrend des Methanisierungsprozesses auf einem por\u00f6sen Katalysatortr\u00e4ger laufend adsorbiert. Dieser kontinuierliche Wasserentzug f\u00fchrt dazu, dass als Produkt lediglich Methan anf\u00e4llt \u2013 in reiner Form. Damit entf\u00e4llt die Aufreinigung des (bisherigen) Produktegemisches. Das Katalysatortr\u00e4germaterial wird nach Ende des Reaktionsgeschehens mittels Druckabsenkung wieder getrocknet \u2013 und steht f\u00fcr den n\u00e4chsten Reaktionszyklus bereit. \u00abDieser Prozess ist flexibler und stabiler als bisherige Verfahren, hat aber auch ein gewisses Potential f\u00fcr Energieeinsparungen, da wir bei tieferem Reaktordruck fahren und auf eine Wasserstoffabtrennung und R\u00fcckf\u00fchrung verzichten k\u00f6nnen. Eine genaue Beurteilung der Energieeffizienz wird jedoch erst nach Fertigstellung des Demonstrators m\u00f6glich sein\u00bb, erl\u00e4utert Florian Kiefer, Projektverantwortlicher f\u00fcr die sorptionsverst\u00e4rkte Methanisierung im \u00abmove\u00bb. <\/p>\n\n\n\n

Vom Labor zur Industrieanlage<\/h3>\n\n\n\n

Florian Kiefer und sein Team forschten w\u00e4hrend rund drei Jahren an einem neuen Reaktorkonzept mit Zeolith-Pellets, die als por\u00f6ser Katalysatortr\u00e4ger fungieren und gleichzeitig das w\u00e4hrend der Methanisierungsreaktion entstehende Wasser adsorbieren. Mit im Fokus stand dabei das \u00abUpscaling\u00bb des Verfahrens \u2013 das heisst, ein Konzept, wie dieses Verfahren f\u00fcr Grossanlagen umgesetzt werden kann. Dazu hat die Empa mit verschiedenen Industriepartnern zusammengearbeitet. Entscheidend f\u00fcr die Reaktorauslegung und Prozessplanung ist dabei vor allem die Regenerationszeit, also die f\u00fcr die Trocknung des Reaktors ben\u00f6tigte Zeit. Um eine kontinuierliche Methanproduktion zu gew\u00e4hrleisten, m\u00fcssen deshalb mindestens zwei Reaktoren abwechselnd arbeiten. F\u00fcr die Trocknung der Reaktoren ist zudem ein geeignetes W\u00e4rmemanagement zentral, entweder durch die Ableitung der W\u00e4rme aus dem Reaktor oder durch die interne Speicherung von W\u00e4rme im Katalysatorbett. In diesem Bereich hat Kiefers Team ein Patent angemeldet.<\/p>\n\n\n\n

\"Sorptionsverst\u00e4rkte
Sorptionsverst\u00e4rkte Methanisierung: Bef\u00fcllung, chemische Reaktion und Trocknung und Regeneration. \u00a9<\/strong> Empa<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Synfuels flexibilisieren das Energiesystem<\/h3>\n\n\n\n

Synfuels lassen sich in herk\u00f6mmlichen Benzin-, Diesel- oder Gasfahrzeugen nutzen. Der Nachteil bei der Herstellung von Synfuels sind die hohen Umwandlungsverluste. Bei der Herstellung von Synfuels aus erneuerbarem Strom geht heute rund 50% der Prim\u00e4renergie verloren. Diese Verluste k\u00f6nnen in Zukunft voraussichtlich auf 40 bis 45% gesenkt werden. \u00d6konomische Betrachtungen zeigen, dass Synfuels nur dort sinnvoll sind, wo eine direkte Elektrifizierung nicht m\u00f6glich ist \u2013 zum Beispiel beim Langstrecken- und Lastverkehr, in Frachtschiffen und Flugzeugen.
Betrachtet man jedoch das gesamte Energiesystem, dann haben Synfuels einen entscheidenden Vorteil: Diese Energietr\u00e4ger lassen sich einfach \u00fcber weite Strecken transportieren, weshalb auch weit entfernte erneuerbare Energieressourcen erschlossen werden k\u00f6nnen. Zudem k\u00f6nnen sie \u00fcber l\u00e4ngere Zeitr\u00e4ume verlustfrei gespeichert werden. Sie erlauben damit die erforderliche Flexibilisierung des einheimischen, regenerativen Energiesystems.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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