Neuer Reaktortyp erfolgreich als flexibler Energiespeicher erprobt

Im Rahmen eines Forschungsprojekts ist es der Brandenburgischen Technischen Hochschule (BTU) Cottbus-Senftenberg gelungen, ihren 2012 entwickelten kontinuierlichen Rieselbettreaktor zur biologischen Methanisierung weiter zu optimieren. Des Weiteren wurde der neue Reaktortyp bereits ersten Tests unter praxisnahen Bedingungen unterzogen. Ergebnis des Projekts: Das angewandte Verfahren ist für die flexible Speicherung von Energie als Beitrag für die Energiewende potentiell gut geeignet.

Der neuentwickelte Reaktortyp basiert auf sogenannten Power-to-Gas (PtG)-Verfahren, welche von Experten als Schlüsseltechnologien zur Speicherung erneuerbarer Energien angesehen werden. Grundgedanke dabei ist es, in Elektrolyseuren mit Hilfe von überschüssigem erneuerbaren Strom Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten. Anschließend wird der Wasserstoff durch die Zugabe von Kohlenstoffdioxid in Methan – einen nahezu erdgasgleichen Stoff, der sich problemlos in die bestehenden Erdgasnetze einspeisen lässt – umgewandelt (Methanisierung).

Im Vergleich zu klassischen, chemisch-physikalischen Methanisierungsverfahren, die hohe Drücke und Temperaturen erfordern, ist die neue entwickelte Methode deutlich kostengünstiger. Zudem erscheint die biologische Methanisierung – also die Umwandlung von Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid mit Hilfe sogenannter Archaeen bei Umgebungsbedingungen in Methan – als geeignete Alternative, um die Fluktuation von erneuerbaren Energien wie Windkraft oder Photovoltaik auszugleichen.

Bereits im Jahr 2012 konnte die BTU einen neuartigen, kontinuierlich arbeitenden Rieselbettreaktor zur biologischen Methanisierung entwickeln. Dieser zeichnet sich durch eine besonders hohe Methankonzentration von 98 Prozent im Produktgas sowie einen vergleichsweise niedrigen Strom- und Wärmebedarf aus. Einzig die relativ geringe Methanbildungsrate zeigte Potential für Verbesserungen auf. Hier setzt die neuentwickelte Technologie an: Durch Erhöhung des Betriebsdrucks auf fünf Bar konnte die Methanbildungsrate bei verhältnismäßig geringem energetischem Mehraufwand deutlich gesteigert werden. Eine weitere Druckerhöhung führte hingegen zu keinem gesteigerten Wasserstoffumsatz. Des Weiteren definierten die Forscher die optimalen Betriebsparameter und testeten erfolgreich nicht aufbereitetes Biogas als Alternative zum Ausgangsgas Kohlenstoffdioxid. Unter Zugabe einer praxisnahen Nährstofflösung konnte zudem ein stabiler Langzeitbetrieb des Reaktors erreicht werden.

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