Die Nachfrage nach kohlenstoffneutralen Energielösungen wächst rasant, insbesondere in schwer elektrifizierbaren Sektoren. In diesem Kontext forscht das Energy and Conversion (ESC) Lab des Energie-Innovationszentrums Cottbus unter der Leitung von Rufat an innovativen Power-to-X-to-Power-Systemen. Diese Systeme nutzen synthetisches Methan, das aus grünem Wasserstoff und abgeschiedenem CO2 gewonnen wird, um diesen in Strom und Wärme umzuwandeln – ohne dabei CO2-Emissionen zu verursachen. Auch die Art und Weise, wie diese Brennstoffe erzeugt und genutzt werden, wird derzeit intensiv untersucht.
Rufats Forschung konzentriert sich auf die Verbrennungseigenschaften der Oxy-Methan-Verbrennung in einem Einzylinder-Ottomotor. Dabei werden die Auswirkungen von verschiedenen Verdünnungsmengen und -zusammensetzungen von Sauerstoff, Kohlendioxid und Wasser analysiert. Die Ergebnisse aus diesen Experimenten sind vielversprechend: Sie liefern wertvolle Daten zu Zylinderdruck, Zylindertemperatur, Wärmefreisetzung sowie zu den Emissionen verschiedener Komponenten während des Arbeitszyklus.
Innovative Ansätze in der Energiewirtschaft
An der Brandenburgischen Technischen Universität (BTU) wird ein Power-to-X-to-Power (P2X2P)-Energiesystemdemonstrator entwickelt. Dieser Demonstrator soll eine NOx-freie Wärme- und Stromerzeugung in einem CO2-neutralen geschlossenen Kreislauf ermöglichen. Im Sabatier-Reaktor wird das benötigte synthetische Methan erzeugt, indem grüner Wasserstoff, gewonnen durch die Elektrolyse von Wasser, mit CO2 kombiniert wird. Der Strom für diesen Prozess stammt größtenteils aus erneuerbaren Energiequellen.
Die Umwandlung des synthetischen Methans in Strom erfolgt durch den Oxyfuel-Verbrennungsprozess. Dieser Prozess ermöglicht zudem eine CO2-Abscheidung und -Speicherung. Um die Verbrennungstemperatur zu steuern, wird das CH4/O2-Gemisch durch CO2 verdünnt. Die ersten Ergebnisse zeigen, dass ein solches Gemisch in Kombination mit Wasserdampf die Verbrennungseigenschaften erheblich verbessert, was zu einer Reduzierung der Emissionen führt und die Kühlleistung verringert.
Die Rolle der PtX-Technologie
Die PtX-Technologie unterstützt den Übergang zu einem flexiblen und integrierten Energiesystem. Europäische Unternehmen, wie Eurowind Energy, treiben diese Entwicklung voran. Veranstaltungen und Projekte tragen dazu bei, den Einsatz von erneuerbaren Energien in verschiedenen Sektoren zu fördern, wie beispielsweise in der Schifffahrt, der Luftfahrt und der Landwirtschaft, wo weniger anpassungsfähige Energienutzung oft geschickte Alternativen erfordert. Grüne Brennstoffe, wie e-Methanol und e-Ammoniak, bieten in diesem Bereich vielversprechende Ansätze.
Durch strategische Partnerschaften mit Institutionen wie dem Green Hydrogen Hub und Greenlab Skive wird die Wertschöpfungskette für Wasserstoff und Energiespeichernetzwerke weiterentwickelt. Diese Projekte zielen darauf ab, Abwärme aus wärmeerzeugenden Prozessen optimal zu nutzen und zu einem geschlossenen Kreislaufsystem zu gelangen, das den Druck auf die Infrastruktur verringert.
Insgesamt zeigen die Forschung und Entwicklung im Bereich der Power-to-X-Technologien vielversprechende Ansätze zur Minderung von CO2-Emissionen, indem sie kohlenstoffneutrale Brennstoffe effizienter und nachhaltiger nutzen. Die Zukunft dieser Technologien könnte einen entscheidenden Beitrag zur Erreichung der globalen Klimaziele leisten.
Weitere Informationen zur Fragestellung der grünen Brennstoffe und deren Bedeutung finden Sie hier: BTU Cottbus, Ørsted, und Eurowind Energy.