Nach dem Power-to-Gas-Konzept wird erneuerbare elektrische Energie in chemische Energieträger umgewandelt. Im ersten Schritt wird dabei Wasserstoff durch Wasserelektrolyse hergestellt. Anschließend kann durch Reaktion mit Kohlenstoffoxiden synthetisches Erdgas gewonnen werden. Die so erhaltenen Gase können in die vorhandene Infrastruktur eingespeist, zwischengespeichert oder rückverstromt werden. Power-to-Gas-Prozesse werden zukünftig das Rückgrat eines stabilen Energiesystems darstellen, das immer stärker auf der erneuerbaren Wind- und Solarenergie basiert. Da die erneuerbaren Energien nicht kontinuierlich anfallen, sondern starken Schwankungen unterworfen sind, müssen auch die nachfolgenden Prozesse zunehmend flexibilisiert und für den dynamischen Betrieb zugeschnitten werden.
Hier setzt das neue Forschungsgerät des Instituts für Chemische und Elektrochemische Verfahrenstechnik (ICVT) der TU Clausthal an. Die erste Stufe besteht aus einer alkalischen Wasserelektrolyse, die für den Betrieb mit fluktuierender Stromversorgung ausgelegt ist und mit der sich Fragen der Materialstabilität sowie der Reinheit der erzeugten Gase Wasserstoff und Sauerstoff untersuchen lassen. In der zweiten Stufe wird Wasserstoff mit Kohlenstoffoxiden in einem chemischen Prozess an einem Katalysator zu Methan umgesetzt. Auch hier soll der Einfluss schwankender Betriebsbedingungen auf das Verhalten des Katalysators und des Reaktionsapparats betrachtet und anschließend mit geeigneten Modellen beschrieben werden. Über einen Zwischenspeicher für Wasserstoff können beide Geräte miteinander gekoppelt werden, womit der komplette Power-to-Gas-Prozess abgebildet wird.
Neben den am ICVT tätigen Wissenschaftlern werden weitere Partner die geplanten Forschungsarbeiten unterstützen. Dazu gehören Professorin Ulrike Krewer von der TU Braunschweig, Professor Richard Hanke-Rauschenbach von der Leibniz Universität Hannover, Professor Robert Güttel von der Universität Ulm und Professor Alfred Weber vom Institut für Mechanische Verfahrenstechnik der TU Clausthal. Weitere Kooperationen mit Wissenschaftlern, die an der Entwicklung von Materialien und Modellen für dynamische Prozesse interessiert sind, werden angestrebt.
Kontakt:
TU Clausthal
Prof. Thomas Turek
Institut für Chemische und Elektrochemische Verfahrenstechnik
E-Mail: turek@icvt.tu-clausthal.de
