Einsatz der biologischen Methanisierung für Power-to-Gas-Konzepte: Fermentative Hochdruckmethanisierung von Wasserstoff

Probleme beim Ausbau der erneuerbaren Energien entstehen hauptsächlich durch fehlende Möglichkeiten zur Speicherung der erzeugten Energie. Die Speicherung ist jedoch ein entscheidender Faktor, da nur so der zeitliche und räumliche Ausgleich zwischen Stromspitzen und -tälern stattfinden kann. Die Kombination verschiedener Energieerzeugungsanlagen (basierend auf Biomasse, Sonne, Wind) mit unterschiedlichen Transportsystemen (Erdgasnetz, Stromnetz) ist daher zur Umgestaltung des europäischen Energiesystems ein wichtiger Schritt.

Die fermentative Hochdruckkonversion von Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff zu Methan stellt auf diesem Weg eine sehr vielversprechende Möglichkeit dar und soll daher im Rahmen dieses Projektes untersucht werden. Zu diesem Zweck wird Kohlenstoffdioxid als eine Fraktion des Biogases mit Wasserstoff, der per Elektrolyse mit überschüssiger Wind- und Solarenergie hergestellt wird, in einem Druckreaktor fermentativ zu Methan umgesetzt. Dieses „Bio-Erdgas“ kann als Kraftstoff im Bereich der Mobilität genutzt oder in Erdgasnetze eingespeist werden. Die fermentative Hochdruckkonversion von Wasserstoff zu Methan ist damit ein Lösungsansatz für eine nachhaltige Energieversorgung im ländlichen Raum. Gleichzeitig verknüpft das Verfahren verschiedene Energieerzeugungs- und Transportsysteme miteinander und stellt somit eine effiziente Speicher- und Transportmöglichkeit für Energie dar.

Im Rahmen des Projekts soll ein Verfahren zur fermentativen Hochdruckmethanisierung von Wasserstoff entwickelt und optimiert werden. Dazu wird zunächst eine Laboranlage zur Umsetzung von Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid zu Methan geplant und aufgebaut sowie mit einer Mess-, Steuer- und Regelungstechnik ausgestattet. Anschließend werden Versuchsreihen zum Einfluss der Betriebsparameter, wie Beladungsraten, Verweilzeit, Druck und Temperatur, vorgenommen. Nach erfolgreicher Findung der optimalen Betriebsparameter soll abschließend ein Konzept für eine Großanlage entwickelt werden. Dazu wird der Verfahrensablauf in Aspen abgebildet.