Foto: NREL

Sauberes Methan

Testanlage in den USA mit grünem Wasserstoff

Erste Ergebnisse von einer neuen skalierbaren Power-to-Methan-Anlage mit Electrochaea-Technologie in Colorado, USA.

Inhaltsverzeichnis

Nicole Weinhold

Nach zehn Betriebstagen und initialen Testläufen geht es nun in die Langzeit- und Flexibilitätsstudien bei der neuen skalierbaren Power-to-Methan-Anlage mit Electrochaea-Technologie in Colorado. Doris Hafenbradl, CTO bei dem Power-to-Gas-Spezialisten Electrochaea: „Die ersten Ergebnisse aus den USA sind sehr vielversprechend – auch wenn wir noch in einem sehr frühen Stadium des Projektes sind. Die Anlage läuft wie erwartet sehr stabil und äußerst zuverlässig.“

Inbetriebnahme

Am 13. August gab das Projektteam aus Southern California Gas Co. (SoCalGas), dem National Renewable Energy Laboratory (NREL) des US Departments of Energy und Electrochaea die Inbetriebnahme des ersten Power-to-Methane-Bioreaktors in den USA bekannt. Die Anlage ist Teil der NREL Energy System Integration Facility des Energieministeriums der Vereinigten Staaten in Golden, Colorado. Das NREL in Colorado ist der Ort in den USA, wo neue Technologien im Energiesektor getestet werden. Das NREL verfügt über die Expertise, neue Technologien zu evaluieren und zu validieren, bevor sie auf den US-Markt kommen.

250-kW-Elektrolyseur

Die neue Anlage in den USA verfügt über einen 250-kW-Elektrolyseur – sie ist also, was diese Komponente betrifft, kleiner als die anderen beiden existierenden Electrochaea-Bioreaktoren in Dänemark und der Schweiz. Andere technische Werte sind dagegen größer. So kann die neue Anlage durchgängig mit 18 bar Druck anstatt mit 10 bar gefahren werden. Die neuen Erkenntnisse aus der US-Anlage werden dazu dienen, die Effizienz der bekannten und bewährten Prozesse noch weiter zu steigern und weitere Informationen über die Skalierbarkeit und Kommerzialisierung zu treffen.

Die Technologie nutzt erneuerbaren Strom, um Wasserstoff in hochqualitatives Methan umzuwandeln, das in das Gasnetz eingespeist oder direkt in Haushalten, der Industrie und im Verkehr eingesetzt werden kann. In den nächsten 24 Monaten wird das Projekt die kommerzielle Tragfähigkeit dieser Power-to-Gas-Technologie zur Energiespeicherung und Dekarbonisierung bewerten und Einblicke in mögliche Systeme im Megawattbereich geben. Das Projekt in Colorado baut auf der Forschung des Münchner Unternehmens Electrochaea auf. Das Reaktorsystem arbeitet mit einem Wirkungsgrad von 50 bis 60 Prozent. Pro 10 Kilowattstunden Leistung, die das Wasserelektrolyse-Modell erhält, entstehen durch die Mikroben 5 bis 6 Kilowattstunden Methan.

„Mit Socalgas und NREL, die die Skalierbarkeit dieser Technologie demonstrieren, können wir bald eine sichere und zuverlässige Speicherung erneuerbarer Energien weit über die Kapazität von Batterien hinaus realisieren", sagte Mich Hein, CEO von Electrochaea, zur Eröffnung und Inbetriebnahme des Bioreaktors. Ein weiterer Vorteil sei die Senkung der gesamten Kohlenstoffintensität des Erdgasnetzes, wie sie bereits mit Teilen des Stromnetzes erreicht wird.

Die nächste Phase des Projekts konzentriert sich auf die Verbesserung der Prozesseffizienz, die Automatisierung des Anlagenbetriebs, die Senkung der Investitionskosten und die Identifizierung von Standorten in den westlichen USA, einschließlich Kalifornien, wo die Speicherung von Energie in Form von Gas im Netzmaßstab am vorteilhaftesten und kostengünstigsten wäre. Studien zeigen, dass Kalifornien ohne langfristige Speicherlösungen bis 2025 voraussichtlich jedes Jahr genug erneuerbare Energie verschwenden wird, um den Bezirk Los Angeles, den bevölkerungsreichsten Bezirk der Vereinigten Staaten, für mehr als einen Monat zu versorgen.

Grüner Wasserstoff

Wie funktioniert das Arachaeen-Bioreaktor-System? Durch das Bioreaktorsystem wird in einem zweistufigen Prozess Biomethan, eine Art erneuerbares Gas, erzeugt. Im ersten Schritt durchläuft der durch Wind- oder Solarenergie erzeugte Strom einen Elektrolyseur, in dem Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten wird. Der neu geschaffene grüne Wasserstoff wird anschließend zusammen mit Kohlendioxid in den Reaktor geleitet, wo aus diesen Ausgangsstoffen die Archaeen CO2-neutrales Gas in Leitungsqualität produzieren.

Das System ist in der Lage, Kohlendioxid aus einer Vielzahl von Quellen wie beispielsweise Klär- oder Biogasanlagen, Zementwerke oder Mülldeponien zu recyceln. Somit können Treibhausgasemissionen vermieden und der Verbrauch von fossilem Methan eingedämmt werden. Die Archaeen-Katalysator-Technologie stammt ursprünglich aus den Labors der Universität Chicago. Electrochaea entwickelte daraus das patentierte Methanisierungssystem und brachte es zur Marktreife. Zwei Pilotanlagen in Dänemark und der Schweiz produzieren bereits erneuerbares Methan, das teilweise in das bestehende Gasnetz eingespeist wird.

Forschungsprojekt

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