Eine kürzlich veröffentlichte Studie des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) beleuchtet das Potenzial von Power-to-Methanol-Systemen in zukünftigen erneuerbaren Energieinfrastrukturen. Im Mittelpunkt der Forschung stand die Hochtemperatur-Elektrolyse. Die Wissenschaftler entwickelten einen digitalen Zwilling, um die Möglichkeiten dieser Technologie zu erforschen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Power-to-Methanol bis 2050 möglicherweise mit fossilen Brennstoffen konkurrieren könnte.
In einem zunehmend auf erneuerbare Energien ausgerichteten System spielen effiziente Speichertechnologien eine Schlüsselrolle. Methanol könnte hier als vielversprechende Option dienen. Die Forscher des HZDR untersuchten, wie sich Power-to-Methanol-Systeme sowohl technisch als auch wirtschaftlich in die Infrastruktur der Erneuerbaren einbinden lassen.
Innovative Forschungsansätze
Dr. Stefan Fogel widmete sich diesem Thema in seiner Dissertation am Institut für Fluiddynamik des HZDR. Seine umfangreichen Modellierungen und Simulationen konzentrierten sich auf die Hochtemperatur-Elektrolyse, die bei Temperaturen über 600°C reinen Wasserstoff erzeugt. Diese Methode verspricht eine effizientere Nutzung des Wasserstoffs in der Synthese im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren wie der alkalischen Elektrolyse.
Mit Hilfe eines von ihm entwickelten digitalen Zwillings konnte Fogel das dynamische Verhalten des Power-to-Methanol-Systems analysieren. Dies ist besonders relevant für die Kopplung mit schwankenden erneuerbaren Energiequellen. Die Studie zeigt, dass eine flexible Prozessgestaltung möglich ist, wodurch Power-to-Methanol-Anlagen künftig direkt mit Solar- oder Windkraftanlagen verbunden und im Teillastbetrieb gefahren werden könnten.
Wirtschaftliche Perspektiven
Obwohl die aktuellen Produktionskosten für Methanol noch nicht wettbewerbsfähig sind - hauptsächlich aufgrund der hohen Investitionskosten für die Elektrolyse-Technologie - prognostiziert Fogel eine erhebliche Kostenreduktion in den nächsten Jahrzehnten. Durch Skaleneffekte und technologische Fortschritte könnte Power-to-Methanol bis 2050 preislich mit fossilen Energieträgern konkurrieren.
Methanol bietet als Energiespeicher bedeutende Vorteile gegenüber Wasserstoff, darunter eine höhere volumetrische Energiedichte und einfachere Transport- und Speichermöglichkeiten. Zudem ist es ein wichtiger Grundstoff für die chemische Industrie.
Die Integration von Power-to-Methanol in erneuerbare Energiesysteme könnte einen wesentlichen Beitrag zur Energiewende leisten, indem Überschussstrom gespeichert und gleichzeitig industrielle CO₂-Emissionen genutzt werden.
Für seine herausragende Forschungsarbeit wurde Dr. Stefan Fogel mit dem Franz Stolze-Preis 2024 der TU Dresden im Bereich Energietechnik ausgezeichnet.
