Grüner Wasserstoff – aus Biogas?

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Ein mit Wasserstoff fahrender Triebwagenzug / © Erich Westendarp für Pixabay
Ein mit Wasserstoff fahrender Triebwagenzug / © Erich Westendarp für Pixabay
30.05.2022 von Andreas Cattarius aus unserer Umweltredaktion

Es gibt gute Nachrichten: Es scheint ein Durchbruch bei der Massenherstellung von grünem Wasserstoff gelungen zu sein. An der Wasserstoff-Herstellung wird ja schon seit Jahren intensiv geforscht – und jetzt hat die TU Graz in Zusammenarbeit mit einem Startup erfolgreich ein Verfahren getestet, mit dem aus Biogas Wasserstoff hergestellt werden kann. Das Ideale daran: Er könnte dezentral, also regional hergestellt werden …

Ein neuartiges Verfahren

Um den Wasserstoff über größere Strecken transportieren zu können, muss er normalerweise erst komprimiert oder verflüssigt werden. Das jedoch ist sehr energieintensiv und damit auch teuer.

Jetzt aber haben Forschende der TU Graz gemeinsam mit dem Startup Rouge H2 Engineering ein Verfahren entwickelt, das solche Probleme auf einmal lösen könnte: Die sogenannte Chemical-Looping Hydrogen-Methode gewinnt aus Schweinegülle, Glycerinphase, Silomais und Getreide­­resten erst Biogas, dass danach in industriellem Maßstab zu Wasserstoff weiterverarbeitet werden könnte. „Zunächst war das die blanke Theorie. Jetzt hat das Verfahren in einer Demonstrations­­anlage den Praxistest bestanden“, sagt Viktor Hacker vom Institut für Chemische Verfahrenstechnik und Umwelttechnik der TU Graz.

Güllevergärung / © Gerald-Krieseler für Pixabay
Güllevergärung / © Gerald-Krieseler für Pixabay

Die Herstellung: „Chemical-Looping Hydrogen-Methode“

Nach Aussage der Forschenden sei eine der größten industrienahen Demonstrationsanlagen der Welt entstanden die funktioniert: Sie produziert hochreinen Wasserstoff.

Das Biogas wird mit Wasserdampf vermischt und anschließend in den Reaktor der Anlage geleitet, wo das Gemisch – über Reformierung – zu Synthesegas umgewandelt wird. In einem nachfolgenden Prozess reduziert dieses Gas Eisenoxid zu Eisen. Und in einem nächsten Schritt leitet das System Wasserdampf in den Reaktor, der das Eisen wieder zu Eisenoxid reoxidiert. Bei dieser Reoxidation entsteht Wasserstoff – mit einem Reinheitsgrad von 99,99%.

Dieser Eisen-Wasserdampf-Prozess sei der Schlüssel und erreiche einen Wirkungsgrad von 75%. Die Wissenschaftler*innen könnten das System nach eigenen Angaben problemlos hochskalieren – ein Rechenbeispiel: Würden 480 m3 Biogas pro Stunde von einer Biogasanlage produziert und durchliefe das Gas dann die Chemical-Looping-Anlage, entstünde Wasserstoff mit einer Leistung von 3 Megawatt.

Wasserstoff aus Biogas ließe sich schon jetzt kommerziell produzieren, da dieses Chemical-Looping-System in schon bestehende Biogasanlagen eingebaut werden kann.

Das Kernteam des Projekts Biogas2H2 (v.l.): Karl Totter, Geschäftsführer der Ökostrom Mureck GmbH, Viktor Hacker, Forscher an der TU Graz, Gernot Voitic, Projektleiter bei Rouge H2 Engineering, Karl Totter sen., Gründer der Ökostrom Mureck GmbH, und Bernd Stoppacher, Doktorand an der TU Graz. / © TU Graz
Das Kernteam des Projekts Biogas2H2 (v.l.): Karl Totter, Geschäftsführer der Ökostrom Mureck GmbH, Viktor Hacker, Forscher an der TU Graz, Gernot Voitic, Projektleiter bei Rouge H2 Engineering, Karl Totter sen., Gründer der Ökostrom Mureck GmbH, und Bernd Stoppacher, Doktorand an der TU Graz. / © TU Graz

Keine Zukunftstechnologie mehr

Die Forschenden stellen klar, dass ihre Technologie weit genug entwickelt sei, um jetzt kommerziell eingesetzt zu werden. „Im großen Maßstab können wir dezentralen Wasserstoff aus realem Biogas herstellen. Was wir brauchen, ist lediglich ein wenig Platz für unsere Anlage. Ab sofort können wir Aufträge aus der Biogasindustrie übernehmen”, sagt Rouge H2 Projektleiter Gernot Voitic.

Auch die Wettbewerbsfähigkeit dieser Art der Wasserstoffherstellung sei gesichert: Zur Zeit wird Wasserstoff an den wenigen Tankstellen für zehn Euro pro Kilo angeboten. „Die techno-ökonomischen Analysen, die Teil unseres Forschungsprojekts sind, prognostizieren für unser Verfahren einen wettbewerbsfähigen Wasserstoffpreis von fünf Euro pro Kilo für dezentral produzierten Wasserstoff.“ sagt Viktor Hacker. Und weiter: „Damit ist das Verfahren gegenüber anderen Technologien wie zum Beispiel der Elektrolyse konkurrenzfähig.“ Denn dort lägen die Preise noch bei fünf bis zwölf Euro pro Kilo Wasserstoff.

Ausblick

Angenommen Wasserstoff aus Biogas versorgt beispielsweise angrenzende Wohnhäuser direkt, so muss immer noch geklärt werden, wie dieser Brennstoff in die Fläche kommt.

Hier erscheinen die Anstrengungen doch ambitioniert: Neben der Wasserstoff-Tankstelle arbeitet die Chemical-Looping-Anlage, die die Tanke mit dem Gas versorgt. Nun braucht der Wasserstoff zur Betankung einen Druck von 700 bar. Die neue Technologie bringt den Energieträger jedoch nur auf 100 bar. Und das weitere Komprimieren des Gases ist natürlich kostspielig.

Oder der Wasserstoff wird in Gasflaschen abgefüllt und so transportabel gemacht. Auch die Überlegung, Wasserstoffleitungen direkt zu den Wohnhäusern zu führen, ist ein Gedankenspiel, dass allerdings voraussetzt die Gebäude sind für die Stromerzeugung schon mit Brennstoffzellen ausgestattet. An den Alternativen wird derzeit getüftelt. Doch die Forschenden sind zuversichtlich diese Aufgaben bald zu lösen.

Wer Interesse an dieser zukunftsweisenden Technologie hat und investieren oder sich weiter informieren will, für den habe ich hier ein paar Links zusammengestellt. Unternehmer, die schon eine Biogasanlage betreiben und eine Wasserstoff-Nebenproduktion entwickeln und aufbauen möchten – meldet Euch beim Startup „Rouge H2 Engineering“ oder bei der TU Graz.

Quellen und nützliche Links