Günstiger als Batteriespeicher: Forscher erzeugen Methan aus überschüssigem Windstrom und Bioabfall

Bei starkem Wind und praller Sonne produzieren die Solar- und Windkraftwerke oft weit mehr Strom als aktuell verbraucht werden kann. Wenn dann auch die Speicher – Batterien und Wasserkraftwerke – keinen Bedarf mehr haben, wird er oft einfach verschenkt. Man kann ihn aber auch in Methan umwandeln und in das Erdgasnetz einspeisen. Später, wenn Wind und Sonne schwächeln, lässt sich das Gas wieder zur Stromproduktion nutzen. Pufferspeicher sind die unbedingte Voraussetzung dafür, dass der Umstieg auf erneuerbare Energien gelingt.

Wasserstoff macht Kohlendioxid den Garaus

Genau das wird schon praktiziert. In Power-to-Gas-Anlagen verbinden sich Wasserstoff, der mit überschüssigem Strom durch Elektrolyse gewonnen wird, und Kohlendioxid zu Methan. Dieser Prozess kostet einiges an Energie, weil er bei relativ hohen Temperaturen abläuft. Forscher an der Universität Hohenheim in Stuttgart gehen einen anderen Weg. Sie lassen Mikroorganismen für sich arbeiten. Dazu ist kaum zusätzliche Energie nötig, weil die Methan erzeugenden Bakterien bei Umgebungstemperatur arbeiten.

Derartige Mikroorganismen befinden sich in jeder Biogasanlage. Sie wandeln den in Form von Bioabfällen vorliegenden Kohlenstoff in Methan und dummerweise auch in nutzloses Kohlendioxid um. Das Verhältnis beträgt meist 45 zu 55 Prozent. Das lässt sich verhindern, indem zusätzlicher Wasserstoff eingeblasen wird. Der wird per Elektrolyse aus Überschussstrom gewonnen. Die genau dosierte Zugabe von Wasserstoff nutzen die Mikroorganismen, um den Kohlenstoff, der im Normalbetrieb zu Kohlendioxid wird, ebenfalls in Methan zu verwandeln.

Versuchsanlage ist in Betrieb

Hans Oechsner, Leiter der Landesanstalt für Agrartechnik und Bioenergie an der Universität Hohenheim, und sein Team haben sich für einen zweistufigen Prozess entschieden. Zunächst wird die Biomasse per Hydrolyse verflüssigt. Diese Brühe landet in einem Reaktor, in den keine Luft eindringen kann. Darin befinden sich Füllkörper, die Lockenwicklern ähneln. Die darauf befindlichen Mikroorganismen wandeln die mit Wasserstoff versetzte Brühe, die sie umspült, in Methan um. Nach einer Reinigungsstufe kann es ins Erdgasnetz eingespeist werden.

Die Forscher haben bereits eine Versuchsanlage in Betrieb genommen, die sich in einem Container befindet. Sie besteht aus vier Fermentern, in denen die Umwandlung stattfindet. Derzeit sind die Wissenschaftler dabei, das Verfahren zu optimieren. „Wir möchten ermitteln, welche Randbedingungen für eine möglichst hohe Umsetzung nötig sind“, so Oechsner. „Also Fragen zur Temperatur, zur Raumbelastung und zur Blasengröße des Wasserstoffs klären.“