26.06.16 Erneuerbare Energie

Biogas kann überschüssige Solar- und Windenergie speichern

Mittels Biogas Strom aus Windparks und Solaranlagen speichern. Wie das möglich ist, erforschen an der  Universität Hohenheim  Experten für Agrartechnik und Bioenergie. Sie wollen elektrische Energie in Biomethan umwandeln und auf diese Weise einen chemischen Zwischenspeicher schaffen. Der Vorteil dabei: Das Biogas Methan kann bis zu vier Monate gespeichert und jederzeit ins Erdgasnetz eingespeist werden.

Methan als chemischer Energiespeicher

Die Forscher der der Universität Hohenheim nutzen bei ihrem Verfahren zunächst Strom aus Solar- und Windenergie, um Wasserstoff herzustellen. Wasserstoff hat jedoch nur eine geringe Energiedichte, benötigt also ein großes Speichervolumen. Außerdem kann es wegen seiner geringen Molekülgröße leicht aus Behältern ausgasen, hat daher hohe Verlustraten und ist leicht entzündlich. Er ist daher im Erdgasnetz nur zu geringen Anteilen zugelassen.

Deshalb lassen die Forscher in einem zweiten Schritt den Wasserstoff mit Kohlendioxid (CO2) reagieren. Neben Wasser bildet sich Methan – ein Gas mit einer vierfach höheren Energiedichte als Wasserstoff. Der Nachteil dieser Reaktion: Es entstehen sehr hohe Temperaturen, und die Anforderungen an die Reinheit des Gases sind hoch.

„Effektiver und einfacher ist es, für diese Reaktion Mikroorganismen und biochemische Prozesse zu nutzen“, erläutert Dr. Oechsner, Leiter der Landesanstalt für Agrartechnik und Bioenergie an der Universität Hohenheim, die Alternative zur direkten chemischen Reaktion, an der er gemeinsam mit Dr. Nicola Haag forscht. „Methanbakterien, die sich dafür nutzen lassen, sind außerdem in jeder Biogas-Anlage vorhanden“, sagt er.

Das Grundprinzip jeder Biogasanlage besteht ihm zufolge darin, dass Mikroorganismen Biomasse als Energielieferant nutzen. Unter Luftabschluss – man spricht von anaerober Vergärung – können sie nur einen geringen Teil der im Gärsubstrat enthaltenen Energie für sich selbst verwenden, die von ihnen nicht nutzbare Energie verbleibt im entstehenden Methan.

„Hauptprodukte einer klassischen Biogasanlage ist also Biogas mit einer Zusammensetzung aus rund 55 Prozent energiereichem Methan und etwa 45 Prozent Kohlendioxid“, erklärt Oechsner. „Wenn wir nun zusätzlichen Wasserstoff in die Biogasanlage einspeisen, können die Methanbakterien das vorhandene CO2 nutzen, um noch mehr Methan zu produzieren. Theoretisch wären damit 100 Prozent Methangehalt im Biogas erreichbar“, zeigt sich Oechsner optimistisch.

Versuche in Laborfermentern sollen Randbedingungen klären

Für ihre Versuche haben die Forscher eine Container-Anlage mit vier kleinen Laborfermentern à 100 Litern Volumen aufgebaut. Darin wollen sie nun diverse Fragestellungen parallel untersuchen. „Wir möchten ermitteln, welche Randbedingungen für eine möglichst hohe Umsetzung nötig sind“, legt Dr. Oechsner dar. „Also Fragen zur Temperatur, zur Raumbelastung, zur Blasengröße des Wasserstoffs, oder ob ein Festbettreaktor wirklich besser ist als ein klassischer, voll durchmischter Fermenter.“

Das Ziel der Wissenschaftler ist ein möglichst effizientes System zur biologischen Methanisierung des Wasserstoffs. „Derartige Anlagen könnten für die Landwirte eine neue Verdienst-Option darstellen“, meint der Forscher.

Bioökonomie ist das Leitthema der Universität Hohenheim und einer ihrer drei Forschungsschwerpunkte. Mehr darüber erfahren Sie  hier.
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