Mit dem wachsenden Anteil fluktuierend erzeugter regenerativer Energie – insbesondere aus Photovoltaik- und Windenergieanlagen – werden Energiespeicher zur Aufrechterhaltung der Versorgungsqualität und -sicherheit immer mehr an Bedeutung gewinnen. In diesem Kontext wird insbesondere eine effiziente Wasserstoffnutzung eine wichtige Rolle einnehmen. Die Methoden der katalytischen und der mikrobiellen Methanisierung stellen vielversprechende Ansätze dar, um regenerativ erzeugten Wasserstoff mit Kohlenstoffdioxid in Methan umzuwandeln. Dieses kann anschließend entweder über die bereits bestehende Gasinfrastruktur direkt genutzt oder untertage in Gasspeichern injiziert werden. Im Projekt werden daher die Grundlagen beider Umwandlungsprozesse anhand von Experimenten in Verbindung mit numerischer Modellierung und Simulation untersucht, um deren technische Herausforderungen und die jeweiligen Energiebilanzen zu vergleichen.
Die experimentellen Studien sind in zwei Bereiche unterteilt: Zum einen die Untersuchung der obertägigen Methanisierung durch Nickel-Katalysatoren, in der die Wandtemperaturen, Partikelgrößen und deren Geometrien variiert werden. Zum anderen wird die untertägige mikrobielle Methanisierung in neuartigen Mikromodellen, welche das poröse Medium repräsentieren, untersucht, und es werden dynamische und statische Bedingungen erzeugt, um Risiken- und Effizienzanalysen durchzuführen.
Zur Verbesserung der Interpretation und Quantifizierung der experimentellen Ergebnisse ist die Entwicklung von In-situ-Sensoren für beide Bereiche der Experimente geplant. Mit den gewonnenen Daten sollen für beide Möglichkeiten der Methanisierung numerische Modelle und Simulationen auf verschieden Skalen (Poren-Skala bis Kontinuum-Skala) durchgeführt werden. Diese dienen der Verifizierung und Optimierung beider Umwandlungsprozesse.
Dem Forschungsverbund am EST gehören insgesamt fünf Arbeitsgruppen aus vier Instituten der TU Clausthal an. Die Leitung der einzelnen Teilprojekte übernehmen die Professoren Olaf Ippisch (Institut für Mathematik), Wolfgang Schade (Institut für Energieforschung und Physikalische Technologien), Thomas Turek und Gregor Wehinger (beide Institut für Chemische und Elektrochemische Verfahrenstechnik) sowie Leonhard Ganzer (Institut für Erdöl- und Erdgastechnik), der zugleich als Sprecher des Verbundes fungiert.
Im Zuge eines externen Begutachtungsprozesses wurde der Themenstellung ein hoher Innovationsgrad sowie großes wissenschaftliches Potenzial bescheinigt, auch für eine spätere Einbindung weiterer, auch externer nationaler und internationaler Forschungspartner. Das Vorhaben wird aus Mitteln der Hochschulleitung und Eigenmitteln des EST finanziert und hat eine Laufzeit von drei Jahren.
Kontakt:
TU Clausthal
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Telefon: +49 5323 72-3904
E-Mail: presse@tu-clausthal.de
