Photovoltaik und Windkraft werden immer wichtiger – doch woher kommt der Strom, wenn die Sonne nicht scheint und der Wind nicht weht? Die TU Wien verfolgt einen neuen Ansatz für die Speicherung von Alternativenergie: Man koppelt Kleinkraftwerke mit Biogasanlagen und nutzt die überschüssige elektrische Energie in Zeiten von Produkionsspitzen dazu, sauberes Methan aus Bioabfällen zu erzeugen. So lässt sich Energie CO2-neutral mit hohem Wirkungsgrad speichern und ins bereits bestehende Erdgasnetz einspeisen.
Spezielle Gas-Filtertechnik
Das Herzstück der Anlage ist die Gas-Filtertechnologie (Gas-Permeation), die an der TU Wien entwickelt wurde. „Wir verwenden spezielle Membranen, um aus dem Biogas das wertvolle Methan herauszufiltern“, erklärt Prof. Michael Harasek. Den Erfolg dieser Technik konnte er bereits in großen Versuchsanlagen im Industriemaßstab demonstrieren. Nun entwickelte Harasek mit seinem Team ein Konzept, mit dem sich neben Methan auch der zweite Hauptbestandteil von Biogas nutzen lässt – nämlich das Kohlendioxid.
„Ökostrom wird genutzt, um Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff aufzuspalten. Den dabei gewonnenen Wasserstoff setzen wir mit dem aus dem Biogas abgeschiedenen Kohlendioxid um und gewinnen dabei nochmals Methan“, erklärt Harasek. „Durch diese Methanisierung von CO2 kann die Methanausbeute aus Biogas verdoppelt werden!“
Kohlendioxid zu Methan umwandeln
Eine Biogasanlage liefert rund um die Uhr gleichmäßig Methan und CO2. Die elektrische Energie, die aus Photovoltaik, Windkraft oder anderen alternativen Stromquellen kommt, kann hingegen stark schwanken. „Das ist kein Problem, wir können das CO2 einfach zwischenspeichern und überschüssigen Strom in Spitzenzeiten zur Elektrolyse verwenden“, sagt Michael Harasek. Letzten Endes wird die elektrische Energie in Form von Methan gespeichert – einem hochreinen, umweltfreundlichen Brennstoff, der in das bereits bestehende Erdgasnetz eingespeist werden kann. Somit ist es nicht nötig, eigens eine neue Infrastruktur dafür zu errichten.
Die Filtertechnologie wird dabei auf zweifache Weise eingesetzt – abhängig davon, ob gerade überschüssiger Strom für die Elektrolyse zur Verfügung steht oder nicht. Dieselbe Membran filtert einerseits das Biogas und andererseits das Gas, das bei der Methanisierung von CO2 entsteht. Nur das Methan wird durchgelassen, nicht umgesetztes Kohlendioxid und Wasserstoff werden wieder zurückgeführt, sodass das gesamte CO2 schließlich Schritt für Schritt vollständig methanisiert werden kann.
Durch die Membran-Filtertechnik kann sehr reines Methan gewonnen werden. Somit ist es problemlos möglich, die bestehenden Richtlinien und Grenzwerte für die Einspeisung von Gas in lokale Erdgasnetze einzuhalten.
Keine Konkurrenz zur Nahrungsmittelerzeugung
Biogasanlagen lassen sich mit ganz unterschiedlichen Materialien betreiben – etwa mit Pflanzenabfällen oder auch mit Klärschlamm. „Die Vision für die Zukunft ist, viele kleine dezentrale umweltfreundliche Kraftwerksanlagen zu haben, die auf CO2-neutrale Weise Strom und Erdgas liefern – und zwar angepasst an den aktuellen Bedarf“, sagt Harasek.
Weitere Informationen:
michael.harasek@tuwien.ac.at
