Das FFG-Leitprojekt HYDROMETHA verbindet die Hochtemperaturelektrolyse von Kohlendioxid und Wasser mit der katalytischen Methanisierung zur Erreichung eines hohen elektrischen Gesamtwirkungsgrades.

HYDROMETHA-Team beim Projekttreffen in Leoben

Mit Erhöhung des Anteils an Strom aus stark schwankenden, regenerativen Energiequellen wie Wind- und Solarenergie ist ein dringender Bedarf an der Speicherung von Überschussenergie gegeben, welche mit den heutigen Energiesystemen in nur sehr eingeschränktem Ausmaß möglich ist. Mittels Power-to-Gas Verfahren kann erneuerbarer Strom in Form von chemischen Energieträgern, typischerweise Wasserstoff oder Methan, gespeichert werden. Diese können als CO ₂-neutraler Brennstoff verwendet oder bei Bedarf wieder rückverstromt werden. Ein wesentlicher Vorteil von Methan gegenüber Wasserstoff liegt u.a. in der bereits großflächig verfügbaren Infrastruktur, da Methan ohne Einschränkungen in das bestehende Erdgasnetz gespeist, in gasbefeuerten Kraftwerken verstromt, sowie in Erdgas-Fahrzeugen als Treibstoff verwendet werden kann.

Während konventionelle Power-to-Gas Systeme auf der Elektrolyse von Wasser mit optional folgendem Methanisierungsschritt basieren, ist es das Ziel des Leitprojektes HYDROMETHA, die relativ junge Technologie der Ko-Elektrolyse von CO ₂ und H ₂O in Festoxidzellen (SOECs) mit der katalytischen Methanisierung zu verbinden.

Beteiligung der Montanuniversität Leoben

Von Seiten der Montanuniversität Leoben sind an dem Projekt der Lehrstuhl für Physikalische Chemie und der Lehrstuhl für Verfahrenstechnik des industriellen Umweltschutzes beteiligt. Weitere Projektpartner unter der Projektleitung der AVL List GmbH sind das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS), das Energieinstitut an der JKU Linz und die Prozess Optimal CAP GmbH. Die Laufzeit ist auf 4 Jahre ausgelegt und das Projektvolumen beträgt € 4,5 Mio.

Im Einzelnen sollen die beiden Kerntechnologien Ko-Elektrolyse und Methanisierung in einem 10 kW _el Gesamtsystem als Funktionsträger gekoppelt und experimentell auf Systemebene am Prüfstand validiert werden. Es sollen dabei folgende Ziele erreicht werden:

• Hocheffiziente CO ₂-Senke durch Umwandlung von CO ₂ und H ₂O in H ₂ und CO in der entwickelten Festoxidzelle mit einem Wirkungsgrad von über 90% und einer Erhöhung der Leistungsdichte gegenüber dem Stand der Technik um über 100%
• Dynamischer Betrieb der Methanisierung im Lastbereich von 20% bis 120%
• Essentiell verbessertes Wärmemanagement im Vergleich zu Systemen ohne Ko-SOEC und damit eine Reduzierung der Wärmeverluste um über 50%
• Steigerung des elektrischen Gesamtwirkungsgrades des Ko-SOEC Systems mit Methanisierung verglichen mit Niedertemperatur-PEM-Elektrolyseuren um über 30%

Während der Schwerpunkt der Tätigkeit des Lehrstuhls für Physikalische Chemie im Bereich der Entwicklung der Hochtemperaturelektrolysezellen und deren elektrochemischen Eigenschaften liegt, widmet sich der Lehrstuhl für Verfahrenstechnik des industriellen Umweltschutzes der Optimierung der Betriebsweise der Methanisierung.

Als assoziierte österreichische Industriepartner sind OMV, RAG, EVN, voestalpine und K1-MET beteiligt, welche auch bei der Definition der Anforderungen an ein solches System mitgewirkt haben. Bei positivem Projektabschluss ist eine Beteiligung der Industriepartner am Aufbau einer größeren Pilotanlage geplant.

Kontakt und weitere Informationen:

Univ.-Prof. Dr. Werner Sitte
Montanuniversität Leoben
Lehrstuhl für Physikalische Chemie
Tel.: 03842/402-4800
E-Mail: sitte(at)unileoben.ac.at

Univ.-Prof. Dr. Markus Lehner
Montanuniversität Leoben
Lehrstuhl für Verfahrenstechnik des industriellen Umweltschutzes
Tel.: 03842/402-5000
E-Mail: Markus.Lehner(at)unileoben.ac.at