A metán, mint zöld áram tároló

A Fraunhofer Intézet bemutatja a megoldást

Írta: Johannes Kaiser

A villamos energiát szolgáltató összes megújuló energia legnagyobb problémája a nem megfelelő tárolókapacitás. A szél- és napenergia gyakran akkor fordul elő, amikor nincs rá szükség. A Kassel Fraunhofer Szélenergia- és Energiarendszertechnológiai Intézet a Stuttgarti Napenergia és Hidrogénkutató Központtal együtt bemutatta a megoldást.

Az ötlet zseniálisan egyszerűnek hangzik: a metánt villamos energiából állítják elő, amely jól ismert üzemanyag, mivel ez a földgáz fő alkotóeleme, és viszonylag könnyen tárolható. Először is az áramot a víz oxigénné és hidrogénné történő elválasztására használják az elektrolízis segítségével.

Az emberek mára ezt elég jól elsajátították, még akkor is, ha a folyamatokat korántsem tesztelték nagy ipari méretekben. A második lépés azonban döntő, mondja Michael Sterner a kasseli Fraunhofer Szélenergia Intézetből:

"Az egész egy kémiai folyamat, egy kémiai folyamat, amelyet Sabatier-eljárásnak nevezünk. Ön hidrogént és CO2-t vesz fel. Ezek együtt reagálva szén-monoxidot és vizet képeznek. A szén-monoxid tovább reagál a hidrogén egy másik részével metánt, CH4-et képezve, amely szintén keletkezik. megint víz. Ez ugyanaz a folyamat, mint a természetben, amely sokáig energiát tárol. "

Minden növény napenergiát használ arra, hogy a levegőből származó szén-dioxidot fotoszintézis segítségével zöld levelekké, azaz biomasszává alakítsa. Természetesen minden energiaátalakítás energiába kerül. Marad az a kérdés, hogy a szél- vagy napenergia mekkora részét használják fel a metanációhoz, és mennyire hatékony a folyamat. Először is, az elektrolízis, vagyis a hidrogéntermelés megemeli a megújuló villamos energia negyedét - állítja Michael Specht, a Stuttgarti Napenergia és Hidrogénkutató Központ:

"Ezt a hidrogént már bevezették ebbe a későbbi metanációs reakcióba, és ott exoterm reakció zajlik, vagyis az energia egy kis része" megsemmisül ". Azt mondanám, hogy a felhasznált villamos energia 60 százaléka később metán formájában áll rendelkezésre . "

A 40 százalékos energiaveszteség jobb, mint 100 százalék, ahogy ez jelenleg a növekvő gyakorisággal történik, például amikor túl sok szélenergia áll rendelkezésre, és a szélturbinákat le kell kapcsolni, mert senki sem tudja megvásárolni az áramot. Minél több zöld villamos energiát kínálnak, annál gyakrabban áll elő az olyan esetekben, amikor csak részben van rá szükség. A nap napelemekkel égeti a napelemeket, de az áramot főleg este használják a fény, a televízió és a háztartási gépek számára. Tárolás nélkül a nappali energia egy része elvész. A metán pedig jó közbenső tárolóközeg.

Természetesen ehhez a folyamathoz szén-dioxidra van szükség. Köztudott, hogy ez nem hiányzik. Még akkor is, ha az egyik lehetőség a szénerőművek által kibocsátott szén-dioxid felhasználása lenne, a stuttgarti székhelyű vállalat inkább a 2012-re tervezett 12 megawattos vizsgálati létesítményét kapcsolná egy biogázüzemhez, mert a biogáz 60 százalékos metánból és 40 százalékos szén-dioxidból áll. Ha a szén-dioxidot metánné is átalakítja, akkor majdnem megduplázza a biogázüzem által termelt energiát. Egy későbbi időpontban a szén-dioxidot is ki lehetne nyerni a levegőből. Ez azonban energiába is kerül, de a klímapolitika szempontjából mindenképpen vonzó lenne - mondja Michael Sterner mérnök:

"Ha kiveszi a CO2-t a levegőből, majd újra elégeti, az visszatér a légkörbe, de valójában olyan, mint egy levél, mint a biomassza. Kiveszi a CO2-t a levegőből. Majd amikor megég, vagy kiderül, hogy kiegyenlítve, a CO2 visszatér a levegőbe, és CO2-semleges energiaforrása van. "

Örök ciklus. Elvileg további szén-dioxid nem kerül a légkörbe. Marad az a kérdés, hogy miért nem használjuk fel már a hidrogént energiatárolásra, ahelyett, hogy folytatnánk egy további és összetett folyamatlépéssel. Ennek csekély okai vannak. Egyrészt nincs olyan hidrogén-infrastruktúra, amely már rendelkezésre áll a földgáz számára, azaz földalatti tárolók, elosztóhálózat, földgázfűtés vagy földgáz járművek.

"Ezenkívül a metán térfogatához képest háromszor nagyobb az energiasűrűsége, vagyis ha a hidrogént a föld alatt akarjuk tárolni, akkor háromszor több helyre van szükségünk, mint földgázzal. A földgáz technológia rendelkezésre áll, a tárolási technológiát is tesztelték, és a legkorszerűbb. Sajnos a hidrogén esetében ez nem így van, és a hidrogént nagyon nehéz tárolni, erősen robbanékony és könnyebben távozik, mint a földgáz. "

A folyamat még gyerekcipőben jár, de amint széleskörűen felhasználják, a kutatók kilowattórás metánárammal számolva kilenc cent körüli árral számolnak. Ez megfelel a biogáz árának.