Grünes Methanol als Treibstoff der Zukunft Energiewende: Wie der Wind in Ihren Tank kommt

Forschern aus Stralsund und Entwicklern aus Leipzig ist es jetzt gelungen: Sie können Wind in flüssiges Methanol verwandeln. Ein Durchbruch – für den Verkehr und die Speicherung von Windenergie.

Windräder drehen sich.
Es ist wie "Stroh-zu-Gold-spinnen": Wind kann "flüssiger Strom" werden. Bildrechte: MITTELDEUTSCHER RUNDFUNK

Es wirkt fast wie ein Wunder, als ob Stroh zu Gold gesponnen würde. Wind wird eingefangen, umgewandelt und treibt schließlich als flüssiger Kraftstoff Maschinen an. Was wie ein modernes Märchen klingt, ist jetzt Wissenschaftlern der Hochschule Stralsund zusammen mit Entwicklern des Leipziger Unternehmens bse Engineering gelungen. Erstmals produzierten sie Methanol direkt aus Wasserstoff (H₂) und Kohlendioxid (CO₂) – ohne die sonst erforderliche aufwendige und kostspielige Pufferspeicherung.  

Wasserstoff als Energieträger für die Wirtschaft

"Mit diesen Verfahren erschließen wir dem Wasserstoff als Energieträger ein neues Anwendungsfeld mit globalem Markt“, sagte Johannes Gulden, Leiter des Stralsunder Instituts für Regenerative EnergieSysteme (IRES). Weil jetzt bewiesen sei, dass die Umwandlung von Wasserstoff in Methanol keine Pufferspeicherung mehr benötige, sei dem "Einsatz von Wasserstoff als Energieträger im Transportsektor und anderen großen Wirtschaftsbereichen die größte Hürde genommen".

Umwandlung in hauseigener Methanol-Synthese-Anlage

Die Stralsunder Forscher wandelten den Wasserstoff in der hauseigenen Methanol-Synthese-Anlage mit einem thermochemischen Verfahren um. Zusammen mit den Leipziger Entwicklern gelang es, Windstrom in erneuerbares, regeneratives Methanol umzuwandeln. "Nach zwei Jahren Konstruktion und Bau läuft die Anlage jetzt. Das ist ein großer Schritt für diese Art der Energiespeicherung", erklärte IRES Ingenieur Andreas Sklarow. Mit der nun einwandfrei funktionierenden Anlage könne die Energiegewinnung und Energiespeicherung "direkt von der Elektrolyse auf die Synthese überführt werden".

Das IRES hat es geschafft: Endlich flüssiger Strom - Johannes Gulden, Leiter des Instituts für Regenerative EnergieSysteme, und Christian Schweitzer, Geschäftsführer der bse Engineering Leipzig GmbH, ist die Produktion von Methanol aus Wasserstoff und Kohlendioxid gelungen
Das IRES hat es geschafft - endlich flüssiger Strom: Johannes Gulden, Leiter des Instituts für Regenerative EnergieSysteme, und Christian Schweitzer, Geschäftsführer der bse Engineering Leipzig GmbH, ist die Produktion von Methanol aus Wasserstoff und Kohlendioxid gelungen. Bildrechte: Dr. Jane Brückner, Hochschule Stralsund

Flüssiges Methanol als Kraftstoff für direkte Verbrennung

Diese Umwandlung von Wasserstoff in flüssiges Methanol gilt unter Experten als Baustein für einen Durchbruch in der Energiewende. Flüssiges Methanol lässt sich als Energieträger gefahrlos transportieren und lagern. Als zentrale Grundchemikalie der Industrie kann Methanol zudem als Kraftstoffzusatz heute schon für die direkte Verbrennung in Motoren eingesetzt werden und wird damit hochinteressant für die gesamte Industrie. "Deshalb ist die Umwandlungsmöglichkeit von H₂ zu Methanol so wichtig", schreiben die Forscher.

Niedrigere Investitionskosten

Es gibt noch einen entscheidenden Vorteil des Methanol-Verfahrens. Gegenüber der Umwandlung von Wasserstoff in Methan wird ein Wasserstoffatom weniger benötigt, damit ist es finanziell günstiger. "Power-to-Methanol hat im Vergleich zu Power-to-Methan ein besseres C-H-Verhältnis, denn immerhin wird auch ein Wasserstoffatom weniger benötigt. Dies reduziert die Investitionskosten bei der Elektrolyse um 25 Prozent", heißt es in der Mitteilung der Forscher.

Windenergie aus Mecklenburg-Vorpommern kann auch in Bayern genutzt werden

Doch was bedeutet die Fähigkeit, Wind in Methanol umzuwandeln, in der Praxis? Weil Methanol als "flüssiger Strom" problemlos transportiert werden kann, kann zukünftig in Mecklenburg-Vorpommern über Windanlagen produzierter Strom zum Beispiel nach Bayern transportiert werden. Eine Lösung für ein lange existierendes Problem.

Die Energiewende kann uns gelingen, wenn wir die vorhandenen und teilweise ungenutzten Ressourcen Strom und Kohlendioxid dazu verwenden, in der vorhandenen Infrastruktur fossile Energieträger zu ersetzen.

Christian Schweitzer Geschäftsführer der bse Engineering Leipzig GmbH

Verfahren eignet sich auch auf Rückverstromung

Das in Stralsund entwickelte Verfahren funktioniert auch umgedreht. Überschüssig produziertes Methanol kann mit der Rückverstromung direkt wieder in Elektrizität (und Wärme) verwandelt werden, erklärten die Forscher. Eine Anpassung der Infrastruktur in der Energiebranche sei indes nicht notwendig, "da Methanol als etablierter Energieträger bereits umfangreich zum Einsatz kommt".

Viel Windenergie wird nicht genutzt

Bislang bleibt die Windenergie oft ungenutzt. Bei starkem Wind und ausreichender Stromproduktion werden die Anlagen ausgeschaltet, obwohl man weiter Strom gewinnen könnte. Das Problem: Der Strom kann schlecht gespeichert und transportiert werden, gegen Hochspannungsleitungen gibt es Proteste. Zudem reicht die Nachfrage zum Beispiel im Verkehr nicht. Zu viel grüner Strom flutet den Markt, doch zu wenige Autos nehmen beispielsweise den Strom ab. "Hier dominiert noch immer die Vorliebe zum Verbrenner", erklärt Christian Schweizer, bse-Geschäftsführer. Weil die Klimaziele im Transportsektor noch nicht erreicht worden sind, habe es dort viele Initiativen gegeben.

Methanol als potenzielles neues Benzin

Er selbst habe mit den Stralsunder Forschern vor sechs  Jahren angefangen nachzudenken, wie man Strom transportieren und in den Transportsektor integrieren kann – ohne neue Infrastruktur. Schon heute wird fossiles Methanol im Benzin als Zusatz verwendet. "Dieser Anteil könnte durch regeneratives Methanol ersetzt werden", erklärt Schweizer. Zudem gebe es schon Trends und Forschung, um Methanol direkt als Treibstoff zu verwenden. Dazu müssten z.B. die Otto-Motoren technisch leicht angepasst werden.

Wo liegt das Potenzial?

Ein Kreuzfahrtschiff
Die als sehr umweltschädlich geltenden Kreuzfahrtschiffe könnten den Forschern zufolge mit Methanol fahren. Dafür gebe es bereits viele Ideen. Bildrechte: MITTELDEUTSCHER RUNDFUNK

Regeneratives Methanol verspricht nicht nur im Treibstoff-Bereich an Land viel Potenzial, auch in der Schifffahrt könnte es zu einer ökologischen Revolution führen. "Die Schifffahrt lässt sich nicht elektrifizieren", erklärt Schweizer. Schon jetzt gebe es Ideen, regeneratives Methanol als Treibstoff für Containerschiffe zu nutzen und zukünftige Kreuzfahrtschiffe komplett mit Methanol zu fahren. Eine erste mit Methanol betriebene Fährlinie fahre bereits zwischen Kiel nach Göteburg. "Der Vorteil ist: Methanol steht in jedem Hafen", erklärt Schweizer. Die Forschung zur Anwendung in der Industrie sei noch ausbaufähig, es gebe viele Möglichkeiten. Theoretisch könnten auch die Gasturbinen der Stadtwerke auf Methanol umgerüstet werden.

Methanol-Umwandlungsverfahren kann in Biomassekraftwerken verwendet werden

Laut bse-Geschäftsführer Schweizer seien die Entwickler bereits im Gespräch, um nach dem Test am Stralsunder Institut industrielle Anlagen zu entwickeln. Derzeit würden dezentrale Anlagen (10 Megawatt bis 100 Megawatt) im Kontext mit Papierfabriken, Biomassekraftwerken, Windparkbetreibern und Müllverbrennungsanlagen geplant – überall dort, wo es Wasser-und Kohlenstoff als Rohstoffe gibt.

Blick aus der Luft auf die Müllverbrennungsanlage in Lauta in Sachsen.
Auch im Kontext von Müllverbrennungsanlagen (MVA) kann das Verfahren genutzt werden. Im Bild: MVA Lauta (Symbolbild) Bildrechte: T.A. Lauta GmbH

9 Kommentare

Sten vor 5 Wochen

Fortsetzung

Zur Klima- und Umweltbilanz:
CO2-neutral, Schadstoffe um Faktor 100 niedriger!

https://www.vsm.de/sites/default/files/dokumente/f886d6f0608e94e551a0d82f35eecd5e/07_meyer_werft_energiewende_im_schiffbau.pdf

Zur Sicherheit (HAZID):
Die Betankung ist auch umsetzbar. Schiff, Mannschaft und Passagiere müsse nicht um Ihr Leben fürchten weil Sie klimaneutrale Kreuzfahrten machen!

https://www.vsm.de/sites/default/files/dokumente/b799d9bd7cd3dea9b5b50f60ed8884d8/04_methaship_lr_sicherheit_u._infrastruktur.pdf

Sten vor 5 Wochen

Zur Giftigkeit:
Sämtliche maritimen Kraftstoffe sind im Havariefall ab einer bestimmten Konzentration tödlich. Das gilt auch für Elektrobatterien.
Die tödliche Konzentration in Wasser liegt für Fische mit Methanol 190 mal höher als bei Schweröl. Methanol ist somit eine deutliche Verbesserung zum Status Quo oder auch zur Alternative Erdgas (Faktor 300) in Sachen Giftigkeit.

Dazu kommt, dass Methanol biologisch abbaubar ist (im Gegensatz zu Schweröl).
Die Halbwertzeit von Methanol im Meerwasser beträgt 1-7 Tage. Danach ist Methanol (im Havariefall) völlig abgebaut. Das heißt keine Bilder mehr von Ölverschmutzten Seevögeln und Meerrobben, wenn der Umstieg gelingt.

Ich empfehle zum Gefahrenvergleich die Präsentation der Meyer Werft als ein Ergebnis des BMWi Projektes MethShip:
https://www.vsm.de/sites/default/files/dokumente/ba83cda02b3cbb2e4f3a14c38dcdbfd4/01_methaship_mw_schiffsentwurf_u._eigenschaften.pdf

MDR-Team vor 6 Wochen

@menke, Methanol – gerade in seiner umweltfreundlichen mit grünem Strom produzierten Variante – ist weder menschenfeindlich, noch rücksichtslos. Ja, es ist leicht entzündlich und verbrennt. Deshalb kommt es als Treibstoff in Frage.
Ja, es ist giftig. Aber würden Sie Benzin trinken? Gefährlich ist es natürlich, wenn etwa selbstgebrannter Alkohol zu viel Methanol enthält. Was leider immer wieder vorkommt, wogegen Forscher aber schon preiswerte Detektoren entwickeln. https://www.mdr.de/wissen/methanol-vergiftung-tragbarer-tester-mit-app-100.html
Grünes Methanol ist, um zum Verkehr zurückzukommen, eine sehr gute Alternative zu enorm schmutzigem Schweröl, was heute in den meisten Schiffsdieseln verbrannt wird. Das könnte man aufgrund der schlechten Umwelteffekte als menschenfeindlich bezeichnen.
https://www.nabu.de/umwelt-und-ressourcen/verkehr/schifffahrt/index.html
Auch im Vergleich zu anderen alternativen Kraftstoffen wie Erdgas oder Wasserstoff ist Methanol einfacher zu sichern.

Nachwuchswissenschaftler 5 min
Bildrechte: MITTELDEUTSCHER RUNDFUNK

Intermetallische Verbindungen für innovative Energiekonzepte - klingt hochtechnisch, kann aber unser Leben verändern, z.B., wenn daraus eine bezahlbare Brennstoffzelle entsteht. Und daran arbeitet Prof. Armbrüster.

Fr 21.12.2018 15:49Uhr 05:28 min

https://www.mdr.de/wissen/videos/wissenschaftler-die-sie-kennen-sollten-armbruester100.html

Rechte: MITTELDEUTSCHER RUNDFUNK

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