Grüner Wasserstoff (H2) kann als synthetischer Kraftstoff in stationären Motoren zur Stromerzeugung ohne weitere chemische Umwandlung verwendet werden.
Darüber hinaus kann er zur Herstellung von Ammoniak, Methanol oder langkettigen Kohlenwasserstoffen verwendet werden, die sich ebenfalls als Energiequellen eignen.
Diese so genannten E-Fuels ermöglichen eine kohlenstoffneutrale oder – im Falle von grünemH2 und Ammoniak – sogar eine kohlenstofffreie Energieversorgung und sind daher eine treibende Kraft beim Übergang von fossilen Brennstoffen zu erneuerbaren Energieträger.
Mit dem zunehmenden Anteil an CO2 in der Erdatmosphäre verändert sich das Weltklima, und die globalen Durchschnittstemperaturen steigen an. Aktuell beträgt die weltweite Erderwärmung im Vergleich zur vorindustriellen Zeit ca. 1,2 °C – Tendenz weiter steigend. Um die Ziele des Pariser Klimaschutzabkommens (max. 2 °C Anstieg) einhalten zu können, muss der CO2-Ausstoß drastisch reduziert werden. Dazu sollte möglichst rasch die Umstellung von fossilen auf erneuerbare Energieträger erfolgen. Um dieser Herausforderung gerecht zu werden und den Wechsel zu einer nachhaltigen Energiewirtschaft zu ermöglichen, verfolgen die großen Industrienationen eine klare Dekarbonisierungs-Agenda. Neben der Elektrifizierung des Individualverkehrs werden dabei Öl- und Gasheizungen zunehmend durch Wärmepumpen ersetzt. Damit sorgt also auch die Energiewende für einen steigenden Bedarf an elektrischer Energie. Zur rein quantitativen Herausforderung, den Strombedarf aus erneuerbaren Quellen zu decken, kommt zusätzlich die Herausforderung, dass Verbrauch und Erzeugung in unseren Netzen stets ausgeglichen sein müssen. Windkraft und Photovoltaik stehen jedoch nicht zu jeder beliebigen Zeit in ausreichender Menge zur Verfügung. Während an einem windigen Sommertag große Mengen an erneuerbarem Strom produziert werden können, ist die Ausbeute an einem trüben Herbsttag mit geringem Windaufkommen sehr viel geringer. Deshalb sind auch effiziente Energiespeichersysteme essenziell für eine erfolgreiche Umsetzung der Energiewende. Denn sie können einspringen, sobald kein Wind- oder Sonnenstrom produziert werden kann.
Power-to-X als Speicherlösung
Batteriesysteme eignen sich nicht zur mittel- und langfristigen Speicherung von großen Energiemengen, wie sie zum Ausgleich von mittelfristigen oder gar saisonalen Schwankungen notwendig ist. Eine vielversprechende Lösung bieten jedoch die sogenannten Power-to-X Technologien, die elektrische Energie zu Speicherzwecken in E-Fuels – zum Beispiel Ammoniak – umwandeln. Aktuell werden rund 50–60% der in der EU benötigten Energiemengen importiert, auch sie müssen zunehmend aus erneuerbaren Energiequellen stammen. Da die Länder mit beständig hohem Sonnen- bzw. Windaufkommen für Stromtransporte via Hochspannungsleitung zu weit entfernt liegen, bietet sich auch hier die Umwandlung in chemische Energieträger mittels Power-to-X-Verfahren an. Denn der Ausbau des europäischen Wasserstoffnetzwerks und die Umwidmung von bestehenden Erdgasnetzen ermöglichen zwar die flächendeckende Verteilung von Wasserstoff, der interkontinentale Transport von Erdgas erfolgt heute aber immer öfter in flüssiger Form als LNG. Die Verflüssigung zu Transportzwecken ist für Wasserstoff allerdings wesentlich komplizierter und teurer als für Erdgas. Aufgrund seiner sehr viel einfacheren Herstellung und Verflüssigung bietet sich deshalb für weitere Transportstrecken und größere Transportmengen Ammoniak an.
Wasserstoff und Ammoniak als CO2-freie Energieträger
Die Umwandlung von E-Fuels in Energie erfolgt in modernen Großmotoren. Speziell im Betrieb mit grünem Wasserstoff und Ammoniak als vollständig CO2-freien Kraftstoffen leisten sie einen wesentlichen Beitrag zur Dekarbonisierung. Mit der Jenbacher Baureihe 4 bietet die INNIO Group bereits heute ein Motorsystem für den Einsatz von 100% Wasserstoff an, und auch für Ammoniak entwickelt das Unternehmen innovative Technologien: Die Nutzung von Ammoniak ohne Bedarf eines zusätzlichen Zündkraftstoffs wurde an einem Forschungsmotor bereits erfolgreich demonstriert. Weiters plant die INNIO Group ab 2025 die Einführung von Lösungen zur Nutzung von 100% Wasserstoff in größeren Motoren mit mehreren Megawatt Leistung. Damit zeigt sich einmal mehr, wo die INNIO Group mit ihrer nachhaltigen Innovationskraft zu verorten ist: im Zentrum der Energiewende.
Dieser Artikel ist eine Adaption des MTZ-Artikels „E-Fuels als Schlüsseltechnologie der Dekarbonisierung“ von Matthias Veltman, Stephan Laiminger, Michael Url und Klaus Payrhuber. Lesen Sie den kompletten Artikel hier.
Dr. techn. Dipl.-Ing. Stephan Laiminger ist Chief Technologist der Jenbacher Produktmarke der INNIO Group.
M.Eng. / MBA Matthias Veltman ist Engineering Platform Leader für E-Fuels und Sondergase der Jenbacher Produktmarke der INNIO Group.
Dr. techn. Dipl.-Ing. Michael Url ist Senior Engineer der Jenbacher Produktmarke der INNIO Group.
Dr. techn Dipl.-Ing. Klaus Payrhuber ist Product Manager Marketing Strategic Product Development für die Jenbacher Produktmarke der INNIO Group.
