Projektpartner aus dem Competence Center für Erneuerbare Energien und Energieeffizienz (CC4E) der HAW Hamburg, der Iplas GmbH und der Hamburger Energienetze GmbH gemeinsam im Forschungsvorhaben Medea. Medae steht für Methan Dekarbonisierung mittels Mikrowellen-Niedertemperatur-Plasmacracking. Im Mittelpunkt steht eine neue Methode, Wasserstoff aus Methan herzustellen und dabei Kohlenstoff abzuscheiden. Das Projektteam hat eine Mikrowellen Niedertemperatur-Plasmacracking-Anlage entwickelt und am Standort der Hamburger Energienetze aufgebaut. Das Ziel ist die klimafreundliche Gewinnung von Wasserstoff sowie festem Kohlenstoff, sogenanntes Carbon Black, aus Methan mittels Mikrowellenplasma.

Die Inbetriebnahme der Anlage sowie der anschließende Testbetrieb zur Erforschung der neuartigen Technologie läutet die zentrale Projektphase ein. „Während wir das Hamburger Wasserstoff-Industrie-Netze ‚HH-WIN‘ bereits bauen, gewinnen wir so Einblicke in eine klimafreundliche Erzeugungstechnologie, die in ein paar Jahren Marktreife erlangen kann“, sagt Michael Dammann, Technischer Geschäftsführer der Hamburger Energienetze GmbH.

Hans Schäfers, Leiter des Competence Centers für Erneuerbare Energien und EnergieEffizienz (CC4E) der HAW Hamburg ergänzt: „Wir werden zukünftig schwer vermeidbare CO₂-Emissionen vermehrt kompensieren müssen. Mit unserem Forschungsvorhaben Medea und der darin entwickelten Plasmacracking-Anlage kann Wasserstoff aus Biomethan zukünftig unter Abscheidung von Kohlenstoff, also CO₂-negativ produziert werden. Wegen des sehr geringen Stromverbrauchs des Plasmacrackings ist das ein vielversprechender Ansatz.“

Zu den Projektzielen gehört neben der Untersuchung des Anlagenbetriebs auch die Untersuchung der Produktqualitäten, der Prozessstabilität sowie der Energie- und CO₂-Bilanzen der Technologie. Auch die Abschätzung wirtschaftlicher Potenziale ist Bestandteil des Projekts und soll damit zur Technologieentwicklung und -einschätzung im Kontext der Energiewende beitragen.

Mikrowellentechnologie ermöglicht hohen Wirkungsgrad bei Spaltung von Methan in Wasserstoff und Kohlenstoff

Das neuartige Medea Plasmacracking-Verfahren spaltet Methan in seine Bestandteile Wasserstoff und feste Kohlenstoffpartikel mit Hilfe von Mikrowellenplasma auf. Da sich der Prozess unter Ausschluss von Sauerstoff abspielt, bildet sich kein CO₂. Durch die gezielte Energieübertragung der Mikrowellenstrahlung in die Bindungen des Methans benötigt der Prozess weniger Energie als bei alternativen Technologien wie der Dampfreformierung oder der Elektrolyse. 

Die Technologie lässt sich durch die modulare Zusammenschaltung mehrerer Einheiten skalieren und kann dank der Mikrowellentechnik flexibel an- und abgefahren werden – ein Vorteil, der gerade im Hinblick auf die dynamischen Anforderungen an die Energietechnik vor dem Hintergrund des fluktuierenden Dargebots an erneuerbaren Energien an Relevanz zunimmt.

Der Aufbau der Plasmacracking-Anlage am Standort Tiefstack sowie die Anbindung an die lokale Infrastruktur haben bereits stattgefunden. Nun folgt die Inbetriebnahme der Forschungsanlage.

Forschung zum Einsatz von Biogas und der Möglichkeiten für Negativemissionen

Der Anlagentestbetrieb wird zunächst mit konventionellem Erdgas durchgeführt. Zukünftig ist jedoch geplant, das Plasmacracking mit Biomethan als Rohstoff durchzuführen. Biomethan, das man vorzugsweise aus organischen Abfällen in Biogasanlagen gewinnt, könnte eine zentrale Rolle für negative CO₂-Emissionen spielen: 

Wenn man den beim Plasmacracking erzeugten Kohlenstoff langfristig bindet und deponiert, kann man ihn er dauerhaft aus dem Kreislauf entfernen. Dies eröffnet das Potenzial für Negativemissionen und bietet perspektivisch die Möglichkeit, Wasserstoff zu erzeugen und zusätzlich CO₂-Zertifikate zu handeln – sobald eine rechtliche Grundlage für den Handel geschaffen ist. So könnte man in Zukunft zusätzliche wirtschaftliche Anreize für die Technologie schaffen.

Medea ist ein Teilprojekt der Forschungsinitiative X-Energy, die das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert.

Quelle: Hamburger Energienetze | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH