Methan-Elektrolyse – Game Changer für Wärmeversorgung und Industrie

Wasserstoff birgt ein riesiges Energiepotential und kommt nicht nur in Wasser vor. Er ist Bestandteil vieler (an)organischer Verbindungen in industriellem Abwasser, Gülle, Kunststoff oder Gasen. Als Industrieland kann Deutschland nicht sofort auf fossile Brennstoffe verzichten. Aber Energieversorger und Industrie können ihre Dekarbonisierungsziele dennoch erreichen, wenn Erdgas, LNG oder LPG nicht mehr verbrannt, sondern mit Hilfe von Ökostrom in Wasserstoff umgewandelt werden. Möglich macht dies die Methan-Elektrolyse.

Methan-Elektrolyse benötigt nur ein Fünftel der Energie
Die Methan-Elektrolyse (Plasmalyse) ist der Schlüssel für die Dekarbonisierung von Energieversorgung und Industrie. Das Verfahren erzeugt aus Methan in Erdgas, Gärresten oder Biogas energieeffizient Wasserstoff. Mit Strom aus erneuerbaren Energien ist die Plasmalyse genauso klimafreundlich wie die Elektrolyse – aber zu deutlich niedrigeren Kosten. Im Vergleich zur Wasser-Elektrolyse benötigt sie nur ein Fünftel der Energie. Dies ist ein entscheidender Faktor, gerade weil es in Deutschland noch nicht genügend erneuerbare Energie gibt, um ausreichend grünen Wasserstoff zu erzeugen. Die ebenfalls bekannte Dampfreformierung benötigt noch weniger Strom, allerdings fallen pro Kilogramm Wasserstoff 9 Kilogramm CO2 an.


Wasserstoff-Herstellungsverfahren im Vergleich

CO2-freie Wärme für Haushalte und Industrieprozesse
Bei der Plasmalyse wird Methan (CH4) nicht verbrannt, sondern unter Hochspannung in seine molokularen Bestandteile Wasserstoff (H2) und hochreinen Kohlenstoff (C) aufgespaltet. Der Wasserstoff kann in Wasserstoff-BHKWs, Heizkesseln oder SOFC-Brennstoffzellen für die CO2-freie Wärme- und Stromgewinnung genutzt werden. Der Kohlenstoff (Solid Carbon) ist als industrieller Hilfsstoff, beispielsweise für Asphalt, Beton, Zement oder zur Bodenverbesserung nutzbar.

Wird der Wasserstoff in einer H2-Turbine verbrannt, entsteht neben Strom auch Abwärme. Diese kann in städtische Fernwärmenetze eingespeist oder für industrielle Prozesse genutzt werden. Der ökologische Fußabdruck verringert sich drastisch, da bei der Verbrennung nur reines Wasser als Abfallprodukt entsteht. Die Kombination aus Methan-Elektrolyse und Kraft-Wärme-Kopplung bietet somit eine innovative Lösung für eine saubere und effiziente Energie- und Wärmeversorgung.

Blick in das Herzstück einer Methan-Elektrolyse-Anlage

Stromautarkes Energiesystem
Der von der H2-Turbine produzierte Strom treibt parallel die Plasmalyse an. Das heißt: Ist die Anlage einmal gestartet, wird kein zusätzlicher Strom mehr benötigt. Es entsteht ein Kreislauf, der den Energieverbrauch weiter reduziert und gleichzeitig die Stromnetze entlastet.

Damit bietet die CO2-neutrale Kombination aus Plasmalyse und Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) die Flexibilität, als Puffer Schwankungen bei den Erneuerbaren auszugleichen. Genau da, wo wir aktuell noch umweltbelastende Kohlekraftwerke als Reserve nutzen müssen. Zudem kann Anfangsinvestitionen in erneuerbare Energieinfrastrukturen reduzieren – insbesondere in Gebieten, in denen der Platz begrenzt ist.

Demo-Anlagen in DACH in Betrieb
Die energieautarke Anlagenlösung ist keine Vision für die Zukunft, sondern bereits eine reale Möglichkeit, schnell Emissionen zu reduzieren. In Berlin sind zwei Demo-Anlagen am Firmensitz und in einem Hotel im Einsatz. Ende September 2023 geht die erste industrielle Anlage im RAG Energy Valley in Österreich in Betrieb.

Da beide Systeme skalierbar sind, eignen sie sich für eine Vielzahl von Anwendungen. Und es ist Klimaschutz, der sich rechnet: Denn Energieversorger, Stadtwerke oder die Industrie nutzen zwar zunächst weiterhin Gas, erzeugen daraus aber CO2-freien Wasserstoff – und mittels einer H2-Turbine CO2-frei Strom und Wärme. Wird diese Technologie in größerem Maßstab eingesetzt, kann sie einen signifikanten Beitrag zur Erreichung der klimapolitischen Ziele in Deutschland leisten – und das zu vertretbaren Kosten.