www.energie-lexikon.info, enlex.info
RP-Energie-Lexikon
fachlich fundiert, unabhängig von Lobby-Interessen

Direktmethanisierung

<<<  |  >>>  |  Feedback

Definition: die Erzeugung zusätzlichen Methans aus elektrischer Energie mit Biogas als Ausgangsstoff

Kategorien: Energieträger, erneuerbare Energie

Autor: Dr. Rüdiger Paschotta

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Erstellung: 18.09.2016

Die Grundidee der Direktmethanisierung ist die Verwendung von Roh-Biogas anstelle von reinem Kohlendioxid.

Es gibt Verfahren für die Herstellung chemischer Energieträger mithilfe von elektrischer Energie; häufig wird hierbei zunächst mithilfe einer Wasser-Elektrolyse Wasserstoff hergestellt und daraus dann Methan (CH4); der letztere Schritt dieses Power-to-Gas-Verfahrens wird als Methanisierung bezeichnet. Die Direktmethanisierung ist eine besondere Variante hiervon, die derzeit am Fraunhofer IWES in Kassel erforscht und entwickelt wird [1]. Hier wird als Ausgangsstoff einerseits wie bei der konventionellen Methanisierung Wasserstoff verwendet, andererseits aber nicht reines Kohlendioxid (CO2), sondern stattdessen Roh-Biogas. Letzteres enthält außer Methan, dem eigentlich gewünschten Produkt, auch erhebliche Mengen von Kohlendioxid, abgesehen von diversen anderen Gasen. Das Biogas wird also mit Wasserstoff versetzt in einen speziellen Reaktor geleitet, in dem der Wasserstoff mit Kohlendioxid möglichst vollständig zu Methan umgesetzt werden soll. Der Methangehalt des Biogas es wird dadurch erheblich angehoben – unter Umständen auf mehr als 95 %. (Ein gewisser Restgehalt an Wasserstoff muss für Anwendungen allerdings nicht unbedingt ein Problem sein.) Dies führt zu einem Gas mit entsprechend erhöhtem Heizwert und Brennwert; dieser Zuwachs an Energie kann grob geschätzt rund 60 % der bei der Elektrolyse eingesetzten elektrischen Energie entsprechen, wenn diese einen Wirkungsgrad von rund 70 % erreicht.

Vorteil der Direktmethanisierung

Wenn kein reines Kohlendioxid mehr gewonnen werden muss, entfällt der entsprechende apparative Aufwand und der damit verbundene Energieverbrauch.

Im Vergleich mit herkömmlichen Verfahren der Methanisierung weist dieser neue Ansatz den Vorteil auf, dass es nicht nötig ist, zunächst reines Kohlendioxid zu gewinnen. Ausgehend von Biogas müsste man hierfür sonst beispielsweise eine Aminwäsche durchführen, die nicht nur zusätzliche Apparate für die Gasaufbereitung erfordert, sondern auch einen zusätzlichen Energieaufwand verursachen würde. Wegen des reduzierten apparativen Aufwandes könnte das Verfahren der Direktmethanisierung dann auch für nicht allzu große Biogasanlagen geeignet sein. Natürlich könnte man sonst auch Kohlendioxid aus dem Abgas eines fossil befeuerten Kraftwerks gewinnen, jedoch ergäbe dieser Ansatz sicherlich keine langfristige Perspektive, und auch hier wäre wieder eine separate Gasaufbereitung nötig.

Auf der anderen Seite müssen für diese Technologie diverse technische Herausforderungen gemeistert werden; entsprechende Versuche finden derzeit im Pilotmaßstab statt, um die Verfahrenstechnik weiter zu optimieren. Naturgemäß ist eine effektive Methanisierung schwieriger, wenn dafür nicht reines Kohlendioxid eingesetzt wird, sondern ein Gasgemisch, dessen Zusammensetzung im Betrieb auch etwas variieren kann.

Ein flexibler Einsatz elektrischer Leistung wäre sehr vorteilhaft.

Sehr wünschenswert wäre übrigens die Möglichkeit, die eingesetzte elektrische Leistung stark und schnell variieren zu können, um dieses Verfahren gezielt für die Nutzung von zeitweiligen Stromüberschüssen z. B. aus Windenergie oder Sonnenenergie (via Photovoltaik) nutzen zu können. Damit könnte die Direktmethanisierung als eine Ergänzung zur Verstärkung der Stromnetze als eine Art Energiespeicher fungieren. In Zeiten mit normalem Strombedarf würden Biogasanlagen wie bisher elektrische Energie in das Stromnetz einspeisen. Dagegen würde in Zeiten mit Stromüberschüssen die Direktmethanisierung betrieben, und das dabei gewonnene veredelte Biogas könnte entweder für spätere Verwendung (z. B. Verstromung) am Ort gespeichert werden oder in ein Erdgasnetz eingespeist werden.

Entsprechend erweiterte Biogasanlagen würden also eine erheblich verbesserte Flexibilität aufweisen, mit der sie stärker zur Stabilisierung der Stromnetze beitragen könnten. Wegen der guten Speicherbarkeit von Erdgas (bzw. EE-Gas) würde mit dieser Art von Sektorkopplung auch ein saisonaler Energiespeicher gewonnen. Interessant würde diese Technologie insbesondere, wenn der Anteil der fluktuierenden erneuerbaren Energien weiterhin stark zunimmt, ohne dass der Ausbau der Stromnetze dem Schritt halten kann; man könnte mit der Direktmethanisierung einen Beitrag zur Versorgungssicherheit und der Effizienz der Stromversorgung leisten.

Literatur

[1]Projekt “Direktmethanisierung von Biogas im Technikumsmaßstab: 50 kWel Power-to-Gas-Anlage”, http://www.energiesystemtechnik.iwes.fraunhofer.de/de/projekte/suche/laufende/direktmethanisierung_ptg.html

(Zusätzliche Literatur vorschlagen)

Siehe auch: Methanisierung, Biogas, Power to Gas, EE-Gas, Sektorkopplung
sowie andere Artikel in den Kategorien Energieträger, erneuerbare Energie

Kommentare von Lesern

Hier können Sie einen Kommentar zur Veröffentlichung vorschlagen. Über die Annahme wird der Autor des RP-Energie-Lexikons nach gewissen Kriterien entscheiden. Im Kern geht es darum, dass der Kommentar für andere Leser potenziell nützlich ist.

Ihr Name:
(freiwillige Angabe – auch Pseudonyme sind erlaubt)
Ihre E-Mail-Adresse:
(freiwillige Angabe)
Ihr Hintergrund:
(freiwillige Angabe, z. B. Energieberater, Handwerker oder Journalist)
Ihr Kommentar:
Spam-Prüfung:   (bitte die Summe von fünf und zwölf hier als Ziffern eintragen!)

Bem.: Mit dem Abschicken geben Sie Ihre Einwilligung, Ihren Kommentar hier zu veröffentlichen. (Sie können diese später auch widerrufen.) Da Kommentare zunächst vom Autor durchgesehen werden, erscheinen sie verzögert, z. B. erst am Folgetag oder evtl. noch etwas später.

Wie gefällt Ihnen dieser Artikel?

Ihr Gesamteindruck: weiß nicht unbefriedigend in Ordnung gut ausgezeichnet
Fachliche Qualität: weiß nicht unbefriedigend in Ordnung gut ausgezeichnet
Lesbarkeit: weiß nicht unbefriedigend in Ordnung gut ausgezeichnet
Verdient dieser Artikel (oder das Energie-Lexikon insgesamt) Ihrer Ansicht nach Links von anderen Webseiten?
  nein eventuell ja
Kommentar:

Vielleicht haben Sie auch konkrete Vorschläge für inhaltliche Ergänzungen, nützliche Literaturangaben etc. Falls Sie eine bessere Website für dieses Thema kennen, sind wir dankbar für einen Hinweis darauf.

Wenn Sie einen Kommentar zur Veröffentlichung auf unserer Seite vorschlagen möchten, verwenden Sie dazu bitte das Formular im Kasten "Kommentare von Lesern".

Spam-Prüfung: (bitte den Wert von 5 + 8 hier eintragen!)

Wenn Sie eine Antwort möchten, können Sie Ihre E-Mail-Adresse im Kommentarfeld hinterlassen oder direkt eine E-Mail senden. Letztere Methode führt meist zu schnelleren Antworten.

Wenn Ihnen das RP-Energie-Lexikon gefällt, möchten Sie vielleicht auch den RP-Energie-Blog als E-Mail-Newsletter abonnieren.

Teilen Sie den Link auf diesen Artikel mit anderen:

Ratgeber Wärmepumpenheizung

Unser neuer Ratgeber Wärmepumpenheizung erklärt ausführlich, welche Vorteile Ihnen eine Wärmepumpenheizung unter welchen Umständen bringt, welche Optionen Sie haben, nach welchen Kriterien Sie die richtige auswählen können und welche Fehler man dabei vermeiden sollte. In manchen Fällen stellt sich auch die Wärmepumpe als gar nicht die beste Lösung heraus.

Siehe auch diverse Lexikonartikel:

Bitte weitersagen an alle, die sich für Wärmepumpen interessieren!

– Alle Banners –

– Ihr eigenes Banner! –

Die Startseite gibt Ihnen den Einstieg in das RP-Energie-Lexikon, auch mit Tipps zur Benutzung.
Hier finden Sie diverse Ratgeber-Artikel, insbesondere im Bereich der Haustechnik.
Hiermit wird Ihnen ein zufällig ausgewählter Lexikonartikel angezeigt.
Der RP-Energie-Blog präsentiert Interessantes und Aktuelles zum Thema Energie. Er ist auch als E-Mail-Newsletter erhältlich.
Hier finden Sie die Kontaktinformationen und das Impressum.
Werden Sie ein Sponsor des RP-Energie-Lexikons – des besten deutschsprachigen Energielexikons im Internet!
Hier erfahren Sie mehr über den Autor des RP-Energie-Lexikons und seine Grundsätze.
Hier können Sie die Artikel des RP-Energie-Lexikons nach Kategorien geordnet durchstöbern.
Verbreitete Irrtümer zu Energiefragen werden hier detailliert aufgedeckt.
Der Glossar fasst die Definitionen von Fachbegriffen aus den Artikeln zusammen.
Mit dem Energie-Quiz können Sie Ihr Wissen im Energiebereich testen und vertiefen.
Hier werden die Hintergründe des Projekts beschrieben, auch die gewählten Grundsätze.
Mit zigtausenden von Nutzern pro Monat ist das RP-Energie-Lexikon zu einer interessanten Werbeplattform geworden.
Vom Autor des RP-Energie-Lexikons können Sie auch Beratung erhalten, insbesondere zu Energie-Technologien.
Hier finden Sie die Liste aller Artikel zu einem bestimmten Anfangsbuchstaben.
Hier können Sie nach Artikeln suchen, deren Titel ein bestimmtes Stichwort enthalten.
(Beachten Sie auch die Volltextsuche beim Menüpunkt "Suche"!)