Power-to-gas anlæg med høj effektivitet

Naturgasnettet kan fungere som buffer for vejrafhængig elektricitet fra vind og sol. Dette kræver økonomisk effektive processer for at bruge elektricitet til produktion af kemiske energibærere. EU-projektet HELMETH koordineret af KIT har nu taget et vigtigt skridt, demonstrerer, at højtemperaturelektrolyse og metanering kan kombineres i en power-to-gas proces med en effektivitet på mere end 75 procent.

"For første gang, vi brugte synergierne mellem elektrolyse og metanering og nåede en effektivitet, der overstiger standardteknologiens med omkring 20 procent, " siger Dimosthenis Trimis fra KIT, koordinator for HELMETH EU-projektet. "Takket være det store omfang af discipliner dækket af vores konsortium, det lykkedes os at nå en vigtig milepæl for at mestre energiomstillingen."

Et konventionelt industrielt el-til-gas-anlæg konverterer omkring 54 procent af den elektriske energi fra vedvarende energi til kemisk energi af metanbrændsel. Prototypen på HELMETH EU-projektet, der passer ind i to konventionelle søfragtcontainere på ca. 6 m længde hver nåede en effektivitet på 76 procent i de endelige målinger. Det giver håb om at nå en effektivitet på 80 procent i industriel skala. Parallelt, økonomisk effektivitet og klimabalancen i den nye teknologi blev undersøgt. "Disse høje effektiviteter gør power-to-gas-teknologien til en meget lovende, " siger Trimis. Effektiviteter på mere end 80 procent ser ud til at være mulige, forudsat at de begrænsende procestrin identificeret i HELMETH vil blive behandlet i fremtidig forskning.

Et stort potentiale udnyttet i HELMETH var den optimale udnyttelse af procesvarme fra metanering til at dække varmeforbruget til elektrolyse. Højtemperaturelektrolyse ved ca. 800°C og højt tryk har termodynamiske fordele, som får effektiviteten til at øges. Under elektrolyse, strømmen bruges først til at nedbryde vand til ilt og energibæreren brint. Derefter, hydrogen reagerer med kuldioxid eller kulilte til metan, hovedbestanddelen af ​​naturgas, med frigivelse af varme. Fordelen ved metan frem for brint består i, at det kan tilføres den eksisterende naturgas-intrastruktur uden nogen begrænsninger eller yderligere forarbejdning. Tilførsel af ren brint ind i netværket kan muligvis kræve større tilpasningsindsatser inden for transport og brug, da energitætheden og de kemiske egenskaber afviger betydeligt. Naturgaserstatningen produceret inden for HELMETH-projektet indeholdt altid brintkoncentrationer under 2 vol. procent. Derfor, det kunne tilføres hele det tyske naturgasnet uden nogen restriktioner.