Die Nachfrage nach kohlenstoffneutralen Energielösungen wächst stetig. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf Power-to-X-to-Power-Systemen, die die Energiewende in schwer elektrifizierbaren Sektoren ermöglichen. Im Energy and Conversion Lab des Energie-Innovationszentrums Cottbus wird unter der Leitung von Rufat intensiv an der Entwicklung solcher Systeme gearbeitet. Das Ziel ist die Erzeugung von synthetischem Methan aus grünem Wasserstoff und abgeschiedenem CO2, welches anschließend in Strom und Wärme umgewandelt wird, ohne dabei zusätzliche CO2-Emissionen zu erzeugen. Wie b-tu.de berichtet, erforscht Rufat die speziellen Verbrennungseigenschaften der Oxy-Methan-Verbrennung in einem Einzylinder-Ottomotor.
Ein wichtiger Aspekt dieser Forschung ist die Analyse des Verhaltens von Zylinderdruck, Temperatur, Wärmefreisetzung und Emissionen während des Verbrennungsprozesses. Verschiedene Verdünnungsmengen und -zusammensetzungen aus Sauerstoff, Kohlendioxid und Wasser werden dabei betrachtet. Ein neu entwickelter Power-to-X-to-Power (P2X2P)-Energiesystemdemonstrator an der Brandenburgischen Technischen Universität (BTU) Cottbus-Senftenberg soll eine NOx-freie Wärme- und Stromerzeugung in einem CO2-neutralen Kreislaufsystem ermöglichen.
Technologische Aspekte und nachhaltige Energienutzung
Die im Sabatier-Reaktor hergestellten synthetischen Methane entstehen durch Elektrolyse von Wasser, die wiederum mit Strom aus erneuerbaren Energiequellen betrieben wird. Bei der Umwandlung in Strom kommt der Oxyfuel-Verbrennungsprozess zum Einsatz, der CO2-Abscheidung und -Speicherung ermöglicht. Das CH4/O2-Gemisch wird hierbei mit CO2 verdünnt, um die Verbrennungstemperatur effektiv zu steuern. Wie die Ergebnisse zeigen, trägt eine solche CO2-Verdünnung nachweislich zur Senkung des Spitzendrucks und der Temperatur im Zylinder bei. Die Forschung am Motorprüfstand zielt darauf ab, diese Erkenntnisse für die Kommerzialisierung von Oxyfuels zu nutzen.
Die Anwendung von Grüner Technologie wird zunehmend als entscheidend für die Übergang zu flexiblen und integrierten Energiesystemen betrachtet. Laut orsted.com sind grüne Brennstoffe, etwa e-Methanol, eine vielversprechende Alternative zu reinem Wasserstoff. Besonders in Branchen wie der Tiefsee-Schifffahrt oder der Luftfahrt, wo ein hoher Energiedichtebedarf besteht, sind diese Brennstoffe von großem Interesse.
Die Kombination von erneuerbarem Wasserstoff mit anderen Elementen ermöglicht es, synthetische Brennstoffe zu produzieren, die die fossilen Brennstoffe in weniger anpassungsfähigen Bereichen ersetzen können. Die Technologie hinter Power-to-X (PtX) wird als Rückgrat für die zukünftige Energieproduktion angesehen. Eurowind Energy hat bereits bedeutende Fortschritte in der Entwicklung von PtX-Projekten gemacht, um die Wertschöpfungskette für Wasserstoff- und Energiespeichernetzwerke zu gestalten.
Integration und zukünftige Perspektiven
Ziele wie die Entwicklung von Energiezentren, die Abwärme aus verschiedenen Prozessen nutzen und Synergien durch mehrere Technologien erzeugen, sind ebenfalls Teil dieser Strategie. Dies könnte nicht nur den Druck auf die bestehende Infrastruktur reduzieren, sondern auch die Wettbewerbsfähigkeit in Bereichen wie Speicherung und Wasserstoffraffination erheblich steigern.
Insgesamt zeigt die Forschung an der BTU sowie die Bemühungen von Unternehmen wie Ørsted und Eurowind, wie wichtig die Entwicklung nachhaltiger Energiesysteme für eine CO2-neutrale Zukunft ist. Technologien wie das Power-to-X-System könnten die Schlüsselrolle in der Umstellung auf erneuerbare Energien spielen und gleichzeitig dazu beitragen, den globalen CO2-Ausstoß signifikant zu verringern.
