Biologische Erzeugung von Methan aus Wasserstoff und Kohlendioxid

Der stetige Ausbau von Wind- und Solarenergie in Deutschland wird zu starken Schwankungen in der Stromproduktion führen. In Zeiten von hohem Wind- und Sonnenaufkommen kann der überschüssige Strom nicht ins Netzwerk eingespeist oder darin gespeichert werden. Mit gleichzeitigem Rückgang der atomaren und fossilen Energie werden zukünftig Lücken im Energienetz entstehen. Für die deutsche Energiepolitik ist es deswegen nötig, Wege zu finden, diese Energie zu speichern. Eine vielversprechende Lösung erneuerbare Energie zu speichern ist die Umwandlung des Stromes in einen gasförmigen Energieträger, bekannt als „Power to Gas“. Im ersten Schritt wird hierbei mit Hilfe des überschüssigen Stromes Wasserstoff aus Wasser gewonnen und direkt in das Erdgasnetz eingespeist. Wegen seiner höheren Energiedichte und seines höheren Energiepotentials ist Methan ein effizienteres Speichergas als Wasserstoff. Mit seiner nahezu identischen Qualität zu Erdgas kann es direkt im Gasnetzwerk gespeichert und dezentral in Deutschland genutzt werden. Die Umwandlung zu Methan kann in einem biologischen Schritt erfolgen. Aus der überschüssigen Energie der erneuerbaren Energien wird zuerst in einer Elektrolyse Wasserstoff gewonnen. Nachfolgend wird der Wasserstoff biologisch in Methan umgewandelt. Der dazu benötigte Kohlenwasserstoff kann aus unterschiedlichen Quellen genutzt werden. Denkbar ist aber vor allem die direkte Nutzung des Kohlendioxids, der in Biogasanlagen als Nebenprodukt anfällt.

The increasing development of wind power and photovoltaic facilities in Germany is leading to severely fluctuating power generation. In windy and sunny periods, the amount of excess power is becoming larger, and cannot be fed into the network or stored. Also, with the new energy policy enacted by the German federal government, the remaining nuclear power plants that previously bore a large part of the basic load will be shut down within a few years. In addition, the generating capacities from fossil fuels will decline more and more over the long term due to their increasing scarcity, so that gaps in energy supply will result. Therefore, creating storage facilities that can absorb energy when it accumulates and dispense it again when the need arises is a precondition for the success of the new energy policy. A promising option for storing electric excess energy from regenerative energy sources is the production of gaseous fuels, known by the term “power-to-gas.” In a first step, hydrogen could be produced from water with excess power and it can be stored in the gas network at a ratio of two to five percent. Methane, above all, presents itself as being even better suited as a chemical energy carrier with high energy density – due to the nearly 100 % compatibility with natural gas and the existing gas network throughout Germany, with its connected storage facilities. The conversion could be conducted by a biological process. The process functions as follows: the excess power from wind power or photovoltaic facilities is used in electrolysis so as to produce hydrogen from water. The hydrogen is subsequently converted to methane in a biological process. The carbon dioxide required for this can come from any source. Due to reasons of energy efficiency, the German biogas park presents itself as a highly efficient CO2 source with large synergies.