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Neuer Bio-Reaktortyp als flexibler Energiepeicher verbessert

Gülzow - Eine Methode zur Speicherung von Energie ist die Produktion von Methan, dem Hauptbestandteil von Erdgas. Forscher haben einen bereits patentierten Bio-Reaktor noch weiter verbessert und die Methanisierungsrate erhöht.

In einem Forschungsprojekt hat die Brandenburgische Technische Universität (BTU) Cottbus-Senftenberg ihren 2012 entwickelten kontinuierlichen Rieselbett-Reaktor zur biologischen Methanisierung weiter optimiert und unter praxisnahen Bedingungen erprobt. Das Verfahren ist potenziell geeignet für die flexible Speicherung von Energie als Beitrag für die Energiewende.

Power-to-Gas Verfahren als Grundprinzip

Mit Hilfe eines Power-to-Gas (PtG)-Verfahrens kann Strom aus erneuerbaren Energien oder anderen Quellen zwischen gespeichert werden. Dabei wird in Elektrolyseuren mit Hilfe von überschüssigem erneuerbarem Strom Wasser in Wasserstoff (H2) und Sauerstoff gespalten. Den Wasserstoff kann man dann mit CO2 in Methan (CH4) umwandeln (Methanisierung), das nahezu erdgasgleich ist und sich problemlos in die bestehenden Erdgasnetze einspeisen lässt.

Biologische preiswerter als chemisch-physikalische Methanisierung

Klassische, chemisch-physikalische Methanisierungs-Verfahren sind aufgrund der erforderlichen hohen Drücke und Temperaturen vergleichsweise teuer. Um die Fluktuation von erneuerbaren Energien wie Windkraft oder Photovoltaik auszugleichen, erscheint die biologische Methanisierung als geeignete Alternative. Dabei wandeln Einzeller, sog. Archaeen, Wasserstoff und Kohlendioxid bei Umgebungsbedingungen in Methan um.

Patentiertes BTU-Verfahren verbessert

Die BTU hat bereits 2012 einen kontinuierlich arbeitenden Rieselbettreaktor zur biologischen Methanisierung entwickelt. Der patentierte Reaktor zeichnet sich durch eine besonders hohe Methankonzentration von 98 Prozent im Produktgas und einen niedrigen Strom- und Wärmebedarf aus. Verbesserungsfähig war die relativ geringe Methanbildungsrate, die nun durch Erhöhung des Betriebsdrucks auf 5 bar bei verhältnismäßig geringem energetischen Mehraufwand deutlich gesteigert werden konnte.

Außerdem ermittelten die Forscher die optimalen Betriebsparameter und testeten erfolgreich nicht aufbereitetes Biogas als Alternative zum Ausgangsgas Kohlendioxid. Unter Zugabe einer praxisnahen Nährstofflösung erreichten sie einen stabilen Langzeitbetrieb des Reaktors. „Hervorzuheben ist auch die sehr gute Steuerbarkeit des Prozesses, die Methanbildung kann direkt gestartet oder unterbrochen werden. Dadurch ist es möglich, auf den Erdgasbedarf bzw. die Verfügbarkeit der Inputgase flexibel zu reagieren“, so Projektleiter Dr. Marko Burkhardt.

© IWR, 2018


05.04.2018