Energieziel 2050: 100% Strom aus erneuerbaren ... - Klima-Allianz

Potentiale von Stromspeichern und Lastmanagement
Potentiale zur Verbesserung des Anlagenwirkungsgrades. Bei der Entwicklung
fortschrittlicher alkalischer Druckelektrolyseure spielt vor allem die Verringerung der
sogenannten Überspannungsverluste eine große Rolle. Durch katalytische Aktivie-
rung der Elektroden ist es gelungen, die Wirkungsgrade deutlich zu verbessern. Dies
konnte erfolgreich anhand von verschiedenen Prototypen und Forschungsprojekten
im Leistungsbereich bis 1 MW demonstriert werden. Diese Anlagen erreichen
Wirkungsgrade (bezogen auf den Heizwert) von ca. 82% bei minimaler Teillast und
von ca. 74% bei Nennleistung 93 .
Methanisierung
In sogenannten Methanisierungseinheiten reagiert der Wasserstoff mit CO2 zu
Methan und Wasser 94 . Zwei chemische Teilreaktionen 95 bilden in ihrer Summe den
Sabatier-Prozess 96;97 . Seit etwa 100 Jahren bekannt, hatte der Prozess bisher für die
Energieerzeugung aber keine Bedeutung. Die technische Machbarkeit konnte
anhand von Pilotanlagen gezeigt werden. Der Wirkungsgrad für die Methanisierung
liegt bei 75 bis 85% 98,99 . Wegen der Exothermie des Prozesses fällt Abwärme auf
hohem Temperaturniveau an, die mittels ORC-Anlagen (Organic Rankine Cycle) 100
zur Stromerzeugung nutzbar ist 101 .
93 FVS 2004
94 Sterner 2009, Sterner 2010
95 Die beiden Teilreaktionen sind:
H2 + CO2 -> CO + H2O (41 kJ/mol) (Wassergas-Shift-Reaktion)
3H2 + CO -> CH4 + H2O (-206 kJ/mol) (CO-Methanisierung)
96 4H2 + CO2 -> CH4 + 2H2O (-165 kJ/mol)
97 Er läuft bei einer Temperatur von 180-350°C und einem Druck von 1-100 bar ab, unter Anwesenheit
eines Nickel-Katalysators.
98 Sterner 2009
99 Eine Pilotanlage des ZSW erreicht einen Wirkungsgrad von ca. 82%. Mit Upscaling sind
voraussichtlich 85% möglich (Sterner 2010).
100 ORC-Anlagen sind Dampfturbinen, die mit einem anderen Arbeitsmittel als Wasser betrieben
werden. Arbeitsmittel sind organische Flüssigkeiten mit niedriger Verdampfungstemperatur.
101 Alternativ kann die Abwärme für Wärmesenken der Industrie genutzt werden.
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