{"id":143132,"date":"2023-05-02T07:22:00","date_gmt":"2023-05-02T05:22:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=143132"},"modified":"2024-04-25T13:44:20","modified_gmt":"2024-04-25T11:44:20","slug":"stromspeicher-co2-sauger-sprit-rettet-elektrochemie-die-grune-welt","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/stromspeicher-co2-sauger-sprit-rettet-elektrochemie-die-grune-welt\/","title":{"rendered":"Stromspeicher, CO2-Sauger, Sprit:\u00a0Rettet Elektrochemie die gr\u00fcne Welt?"},"content":{"rendered":"\n\n\n

Ohne Elektrochemie f\u00e4llt die Energiewende aus. Denn das naturwissenschaftliche Fachgebiet entscheidet ma\u00dfgeblich \u00fcber Erfolg oder Misserfolg so ziemlich jeder k\u00fcnftigen Energiel\u00f6sung: Gr\u00f6\u00dfere und bessere Batterien? Check. Gr\u00fcner Wasserstoff? Check. CO2 aus der Luft saugen? Check. E-Fuels? Check. <\/p>\n\n\n\n

\"\n\nViele
Viele elektrochemische Ideen werden schon seit Jahrzehnten eingesetzt, sind aber noch sehr teuer in der Anwendung. \u00a9 picture alliance \/ CFOTO<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Bei Ulf-Peter Apfel am\u00a0Fraunhofer-Institut UMSICHT<\/a>\u00a0stehen deshalb schon seit einiger Zeit die Telefone nicht mehr still: “Industriekonzerne, aber auch Partner aus der Forschung sagen: Hey, wir m\u00fcssen was tun, lasst uns was umsetzen!”, erz\u00e4hlt der Chemiker im\u00a0“Klima-Labor”<\/a> von ntv. In seiner Abteilung werden aber nicht nur \u00e4ltere Technologien verbessert, verfeinert und skaliert, sondern auch ganz neue Ans\u00e4tze entwickelt. Besonders gro\u00df ist die Vorfreude auf die funktionierende CO2-Wandlung: Apfel und sein Team wollen emissionshaltige Abgase zum Beispiel in Zementwerken einfangen – und daraus elektrochemisch neue Grundstoffe f\u00fcr andere Anwendungen zaubern.<\/p>\n\n\n\n

ntv.de: Warum ist Elektrochemie so wichtig f\u00fcr die Energiewende?<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Ulf-Peter Apfel: Von Elektrochemie h\u00f6ren Sie immer und immer wieder, auch in den Medien. N\u00e4mlich immer dann, wenn von Power-to-X-Verfahren wie E-Fuels<\/a> die Rede ist. Dahinter verbirgt sich Strom, der in irgendetwas umgewandelt und meistens in chemischen Bindungen gespeichert wird. Das ist Elektrochemie. <\/p>\n\n\n\n

Windr\u00e4der auch?<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Ja. Sie k\u00f6nnen Windenergie oder Sonnenenergie nicht speichern, sondern brauchen Stromspeicher wie Batterien, in denen chemische Prozesse passieren. Oder Sie nehmen den Strom, um Wasserstoff herzustellen. Auch das ist Elektrochemie.<\/p>\n\n\n\n

Kann man dann sagen, dass es ohne Elektrochemie gar keine Energiewende g\u00e4be?<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Gr\u00f6\u00dftenteils. Wenn wir \u00fcber Erneuerbare reden und davon ausgehen, dass wir f\u00fcr deren Einsatz Zwischenspeicher oder ganz neue Formen von Energiespeichern brauchen, die man eventuell auch transportieren kann, ist Elektrochemie ein signifikanter Teil davon.<\/p>\n\n\n

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\"Ulf-Peter<\/a>
Ulf-Peter Apfel leitet am Fraunhofer-Institut f\u00fcr Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT) die Abteilung Elektrosynthese. \u00a9 Fraunhofer-Institut Umsicht<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Diese Zwischenspeicher sind ja der Knackpunkt, wenn wir allein mit Wind- und Sonnenenergie auskommen wollen. Zeitweise gibt es sehr viel davon, manchmal aber auch gar nichts – die ber\u00fchmte Dunkelflaute<\/a>. Auf welchem Niveau befinden wir uns in diesem Bereich im Moment?<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Wir sind weit. Batterien sind eine ewig alte Technologie, auch Wasserstoff wird seit 100 Jahren bei der Elektrolyse hergestellt. Die Problematik ist haupts\u00e4chlich, dass diese Systeme noch teuer in der Anwendung sind. Aktuell ist es billiger, Wasserstoff aus Erdgas zu generieren, als Wasser mit gr\u00fcnem Strom umzuwandeln – auch, weil Elektrolyseure derzeit noch h\u00e4ndisch hergestellt werden. Es l\u00e4uft wirklich wie fr\u00fcher im alten Handwerksbetrieb: Jemand stellt sich hin und schraubt Komponente A an Komponente B und Komponente C. Das l\u00e4uft nicht wie beim Auto automatisiert am Band, aber in diese Richtung passiert sehr viel. Ein zweites Problem ist, dass viele Dinge noch nicht f\u00fcr die Gr\u00f6\u00dfenskalen ausgelegt sind, die wir erreichen m\u00fcssen. Zum Teil fehlen zudem notwendige Rohstoffe<\/a>. Deswegen wird auch an alternativen Komponenten geforscht.<\/p>\n\n\n\n

Es gibt also keinen Bedarf an gro\u00dfen Entdeckungen oder Revolutionen, sondern vor allem an<\/strong> besseren Prozessen? Die Technologien an sich sind ausgereift?<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Nein, beim besten Willen nicht, auch in diesem Bereich gibt es aus chemischer Sicht viel zu tun. Ein Schl\u00fcsselelement einer\u00a0Brennstoffzelle<\/a>\u00a0ist zum Beispiel die sogenannte\u00a0Membran-Elektroden-Einheit<\/a>. Wie kann man solche Membranen besser und langlebiger gestalten? Wie sorgt man daf\u00fcr, dass die ohne hochreinen Substanzen funktionieren? In \u00e4lteren Systemen werden zum Beispiel alkalische Elektrolytsysteme mit starken Basen eingesetzt. Das kennen Sie vom Kloreiniger: \u00c4tzend, bitte aufpassen. Das ist hochkorrosiv und belastet das Material, eine Elektrolysezelle muss das aushalten. Wenn Sie solche Substanzen aber gar nicht verwenden wollen, sondern nur Wasser, brauchen Sie andere Katalysatoren. Das Problemfeld ist riesig, es gibt aber viele Entdeckungen in dem Bereich.<\/p>\n\n\n

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\"\"<\/figure><\/div>\n\n\n
<\/div>\n\n\n\n

<\/a>Auch bei Ihnen am Fraunhofer-Institut? Das\u00a0“Wall Street Journal”<\/a>\u00a0hatte zuletzt von einem Boom in der Elektrochemie berichtet.<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Ja, sehr. Gro\u00dfen Dank muss man an Fridays For Future<\/a> richten, denn die haben das Thema auf die Agenda gebracht. Seitdem kommen Industriekonzerne, aber auch Partner aus der Forschung auf uns zu und sagen: Hey, wir m\u00fcssen was tun, lasst uns was umsetzen! Eigentlich steht unser Telefon nicht mehr still \u2026<\/p>\n\n\n\n

Wo finde ich das Klima-Labor?<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Das “Klima-Labor” k\u00f6nnten Sie sich bei\u00a0RTL+<\/a>,\u00a0Amazon Music<\/a>,\u00a0Apple Podcasts<\/a>,\u00a0Spotify<\/a>\u00a0oder \u00fcber den\u00a0RSS-Feed<\/a> anh\u00f6ren.<\/p>\n\n\n\n

Die Elektrochemie betrifft ja wirklich alle Bereiche der Energiewende. Wir haben \u00fcber die Wasserstoffherstellung gesprochen, Batterien und Energiespeicher wurden ebenfalls angerissen. Auch beim Carbon Capture, also beim Einfangen von CO2<\/a>, spielt sie eine wichtige Rolle – welcher Bereich ist davon am wichtigsten? Sollten wir uns auf einen konzentrieren?<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Man muss alles untersuchen. Wir brauchen neue Batterietechniken<\/a> abseits der Lithium-Ionen-Batterie. Nickel-Eisen-Batterien, Nickel-Luft-Batterien, Redox-Flow-Batterien<\/a> sind unterschiedliche Energiespeicher, die gebraucht werden und weiterentwickelt werden m\u00fcssen. In der Elektrolyse brauchen wir ebenfalls unterschiedliche Systeme, die nicht nur Wasserstoff erzeugen. Wir forschen in meiner Abteilung zum Beispiel an der direkten CO2-Umwandlung. Sie entnehmen also das CO2 aus dem Abgas und wandeln es elektrochemisch in etwas um, das sie in der chemischen Industrie verwenden k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n

Wie schnell k\u00f6nnen wir denn mit neuen L\u00f6sungen rechnen, die uns voranbringen?<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Ich bin kein gro\u00dfer Freund von Deadlines. Nat\u00fcrlich agieren wir selbst so und versuchen, sie einzuhalten, aber es w\u00e4re eine falsche Versprechung zu sagen: Bis 2025 haben wir ein Elektrolyse-System am Markt, das CO2 umwandeln kann. Aber wenn ich mir die letzten Jahre anschaue, muss ich sagen: Es ist so viel passiert, was ich anfangs f\u00fcr unvorstellbar gehalten habe. Es gibt neue Katalysator-Systeme am Markt, erfolgreiche Start-ups in dem Bereich und in kleineren Versionen bereits Elektrolysezellen, die kommerzialisiert sind. <\/p>\n\n\n\n

Das gilt f\u00fcr die Bereiche Elektrolyse, Batterien und Energiespeicher oder auch f\u00fcr den Bereich Carbon<\/strong>Capture?<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Auch f\u00fcr den Carbon-Capture-Bereich. Wir adressieren bei der CO2-Elektrolyse derzeit haupts\u00e4chlich die Zementindustrie<\/a>. Die wird ihren CO2-Aussto\u00df nur begrenzt reduzieren k\u00f6nnen. Das liegt einfach an den chemischen Prozessen, dabei entsteht immer CO2. Das geht nicht anders. Aber man kann das CO2 wieder verwerten. Und wenn wir an\u00a0Direct-Air-Capture-Prozesse<\/a>\u00a0(DAC) denken, bei denen CO2 aus der Luft gesaugt wird, h\u00e4tte ich vor f\u00fcnf Jahren noch gesagt: Wer braucht denn so etwas? Das ist obsolet und nicht energieeffizient. Die Systeme sind noch nicht kompetitiv, aber sie werden immer besser und in ein paar Jahren vielleicht so gut und ausgereift, dass man sie wirklich im gro\u00dfen Stil einsetzen kann. Und selbst, wenn sie dann immer noch nicht lukrativ sind, sind wir ja irgendwann dazu gezwungen, sie einzusetzen. Dann m\u00fcssen wir uns \u00fcber diese Technologien sowieso Gedanken machen. Deswegen ist es wichtig, sie jetzt schon zu entwickeln.<\/p>\n\n\n\n

Bei welchem Projekt ist denn Ihre Vorfreude am gr\u00f6\u00dften?<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Das ist schwierig, weil man als Wissenschaftler ja ein Spielkind ist und am liebsten alle Dinge umsetzen m\u00f6chte. Aber aus meiner direkten Forschung w\u00fcrde ich den Container-basierten Elektrolyseur f\u00fcr die CO2-Wandlung nennen. Den bauen wir derzeit zusammen. Wenn der irgendwann an einer industriellen Quelle steht und funktioniert, haben wir wirklich etwas erreicht. <\/p>\n\n\n\n

Was genau muss man sich darunter vorstellen?<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Wenn wir CO2-Gase nutzen und durch unsere Elektrolysezelle pumpen \u2026 k\u00f6nnen wir die nicht chemisch in etwas umwandeln, das wir nutzen k\u00f6nnen? Wir arbeiten zum Beispiel sehr viel mit Synthesegas. Das ist eine Mischung aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff und wird direkt in diesem Elektrolyseur erzeugt. Auf diese Weise hat S\u00fcdafrika zur Zeit der Apartheid seine ganze Chemie und seinen ganzen Sprit hergestellt, weil die von s\u00e4mtlichen \u00d6limporten abgeschnitten waren. Das ist ewig alte Fischer-Tropsch-Chemie<\/a>, die gibt es seit dem Ersten Weltkrieg, und man kann sie als Grundlage nutzen, um Ausgangsstoffe der chemischen Industrie zu ersetzen. Das ist unser Ziel.<\/p>\n\n\n\n

Die ber\u00fchmten E-Fuels<\/a>?<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Genau. Aus diesem Synthesegas k\u00f6nnen sie Diesel, aber auch Methanol oder Ethanol herstellen. Je nachdem, was sie brauchen. Sie k\u00f6nnen das CO2 auch direkt in einen Elektrolyseur pumpen und daraus Ethylen<\/a> herstellen, also eine Plastikt\u00fcte oder eine Plastikflasche. Solche Dinge sind m\u00f6glich.<\/p>\n\n\n\n

Und Sie sind optimistisch, dass wir auf diese Weise bald CO2-neutralen Sprit in vern\u00fcnftigen Mengen<\/strong> herstellen k\u00f6nnten?<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Ja. Man muss sich allerdings vergewissern, dass der E-Fuel anfangs deutlich teurer sein wird als Treibstoff aus Fossilen. Aber \u00fcber die Zeit wird es billiger. Wenn ich an die Preise f\u00fcr Elektrolyseure von vor f\u00fcnf Jahren denke, sind sie bereits massiv gesunken.<\/p>\n\n\n\n

Um wie viel denn ungef\u00e4hr?<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Wir haben vor Jahren mal gesagt, dass wir die Kosten f\u00fcr eine Anlage auf unter 500 Euro pro Kilowattstunde dr\u00fccken wollen. Das haben wir l\u00e4ngst geschafft.<\/p>\n\n\n\n

Aber wenn wir mit diesen Elektrolyseuren E-Fuels herstellen, fehlen die dann nicht f\u00fcr die Wasserstoffherstellung<\/a>?<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Nein, \u00fcberhaupt nicht. Sie m\u00fcssen sich vergegenw\u00e4rtigen: Wenn wir unsere Industrie auf Wasserstoff umstellen, reden wir von enormen Mengen, die wir vielleicht nicht immer brauchen. Dann haben Sie mit den E-Fuels eine Alternative. Das sollte aber nicht das prim\u00e4re Ziel sein.<\/p>\n\n\n\n

Mit Ulf-Peter Apfel sprachen <\/em>Clara Pfeffer<\/em><\/a> und <\/em>Christian Herrmann<\/em><\/a>. Das Gespr\u00e4ch ist zur besseren Verst\u00e4ndlichkeit gek\u00fcrzt und gegl\u00e4ttet worden.<\/em><\/p>\n\n\n\n

\u00dcber das Klima-Labor von ntv<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Was hilft wirklich gegen den Klimawandel?\u00a0Klima-Labor<\/em>\u00a0ist der ntv Podcast, in dem\u00a0Clara Pfeffer<\/a>\u00a0und\u00a0Christian Herrmann<\/a>\u00a0Ideen, L\u00f6sungen und Behauptungen auf Herz und Nieren pr\u00fcfen. Ist Deutschland ein\u00a0Strombettler<\/a>? Vernichtet die Energiewende\u00a0Industrie & Arbeitspl\u00e4tze<\/a>? Warum erwarten so viele Menschen ihren\u00a0\u00f6konomischen Abstieg<\/a>? Warum sind immer\u00a0die Gr\u00fcnen<\/a>\u00a0schuld? Sind\u00a0Seeadler<\/a>\u00a0wirklich wichtiger als Windr\u00e4der? Kann uns\u00a0Kernkraft<\/a> retten?<\/p>\n\n\n\n

Das Klima-Labor von ntv: Jeden Donnerstag eine halbe Stunde, die informiert, Spa\u00df macht und aufr\u00e4umt. Bei ntv und \u00fcberall, wo es Podcasts gibt: RTL+<\/a>, Amazon Music<\/a>, Apple Podcasts<\/a>, Spotify<\/a>, RSS-Feed<\/a><\/p>\n\n\n\n

Sie haben Fragen an uns? Schreiben Sie eine E-Mail an podcasts@ntv.de oder nehmen Sie Kontakt zu\u00a0Clara Pfeffer<\/a>\u00a0und\u00a0Christian Herrmann<\/a>\u00a0auf.<\/p>\n\n\n

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