Wasserstoff
17.10.2018

Plasmalyse: Graforce produziert E-Gas aus Abwasser und Grünstrom

Foto: Graforce
Mischt Wasserstoff mit Biogas: Graforce-Anlage in Berlin-Adlershof.

Die Berliner Wasserbetriebe wollen testen, ob größere Nutzfahrzeuge künftig mit selbsthergestelltem E-Gas fahren können. Auch Audi hat Interesse an der Plasmalyse-Technologie.

Für Pkw und leichte Nutzfahrzeuge haben die Berliner Wasserbetriebe eine umweltfreundliche Lösung für die Zukunft gefunden: Sie fahren mehr und mehr mit Elektroantrieben. Für größere Fahrzeuge hingegen gibt es noch keine Alternative zu Diesel und Benzin. Jörg Simon, Vorstandschef der Wasserbetriebe, will nun prüfen lassen, ob sich die Lücke mit per Power-to-Gas-Verfahren hergestelltem E-Gas schließen lässt. Es könnte nicht nur Fahrzeuge antreiben, sondern auch als Brennstoff für die Blockheizkraftwerke der Wasserbetriebe dienen. Der Clou: Zur Herstellung des E-Gases wird Abwasser verwendet, das sich dadurch reinigen lässt.

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Die Wasserbetriebe haben sich dazu mit dem Berliner Unternehmen Graforce verpartnert. Dessen Gründer Jens Hanke präsentierte an diesem Mittwoch im Industriepark Berlin-Adlershof eine Demonstrationsanlage. Sie stellt in einem selbst entwickelten Plasmalyse-Verfahren (Plasma-Elektrolyse) Wasserstoff her. Ähnlich wie bei der Elektrolyse wird dabei Schmutzwasser, beispielsweise aus Biogas-, Klär- oder Industrieanlagen, mithilfe von Ökostrom in Sauerstoff und Wasserstoff (H2) gespalten. Anschließend wird das H2 mit Biogas gemischt, das dann von herkömmlichen Erdgas-Fahrzeugen der neuesten Generation getankt werden kann. „Man sollte vorher testen, ob der Erdgastank Wasserstoff-tauglich ist, oder ob eine Versprödungsgefahr besteht“, schränkt Hanke ein. Alternativ ließen sich die meisten Benziner- und teilweise auch Diesel-Motoren auf das E-Gas umrüsten.

Audi will Wirtschaftlichkeit von Power-to-Gas-Anlagen erhöhen

Auch der Autohersteller Audi ist mit an Bord: Das Unternehmen prüft, ob sich das Plasmalyse-Verfahren am Standort Werlte in Niedersachsen einsetzen lässt, um die Wasserstoff-Ausbeute und die Gesamteffizienz zu steigern. Dort betreibt Audi eine große Power-to-Gas-Anlage.

Der Vorteil gegenüber der herkömmlichen PEM-Elektrolyse sind laut Graforce der Wirkungsgrad und „die konkurrenzlos günstigen Herstellungskosten“ der Plasmalyse. Während die Kosten bei den bekannten Verfahren mit sechs bis acht Euro pro Kilogramm zu Buche schlagen, lägen sie beim „Plasmalyzer“ bei nur drei Euro. Dabei werden Stromkosten von 0,08 Euro pro Kilowattstunde vorausgesetzt.

Weiterhin Schadstoffausstoß beim Fahren

Weil Graforce zur Herstellung Strom aus erneuerbaren Energien verwendet, ist die H2-Produktion klimaneutral und schadstofffrei. Außerdem entsteht kein schädliches Abfallprodukt, sondern nur gereinigtes Wasser und Sauerstoff. Zum Tanken mischt Graforce das H2 im Verhältnis 30 (H2) zu 70 mit Biogas. Fahrzeuge, die das so produzierte E-Gas tanken, fahren allerdings nicht klimaneutral. Sie stoßen aber 30 bis 60 Prozent weniger Kohlendioxid, Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe aus als Diesel-Fahrzeuge, und auch der Ausstoß von Stickoxid sinkt im Vergleich um bis zu 60 Prozent.

Die Berliner Wasserbetriebe planen nun eine Pilotanlage auf einem Klärwerk, in dem sie Zentrat- (Schlammwasser) und Brüdenwasser (entsteht in der Milchindustrie) zur Plasmalyse verwenden wollen. Dies passiert bereits in Vorversuchen in der Demonstrationsanlage in Adlershof. Wasserbetriebe-Vorstandschef Simon sagte, die Umwandlung der in den Abwässern enthaltenen Schadstoffe in Kraft- und Brennstoff und die gleichzeitige Reinigung sei eine Chance, weil die Prozesswässer bei der Abwasserreinigung hochkonzentriert und derzeit noch schwer behandelbar seien.

Abwasser ist besonders geeignet

Audi erhofft sich, mithilfe der Plasmalyse die Wirtschaftlichkeit und Effizienz von Biogas- und Power-to-Gas-Anlagen zu steigern. Das Unternehmen forscht seit Jahren an alternativen, synthetischen Kraftstoffen. Eine der größten Herausforderungen bei der Produktion von E-Gas sei das Abwasser, das in Biogas-Anlagen entsteht. Denn bisher konnte damit in der Landwirtschaft gedüngt werden. Künftig muss es einer neuen EU-Verordnung zufolge teuer gereinigt oder entsorgt werden. Durch die Anwendung der Graforce-Technologie in seinen E-Gas-Anlagen könnte Audi das Schmutzwasser nutzen, um Wasserstoff herzustellen – und es gleichzeitig reinigen.

Das Abwasser aus Klärwerken, Biogas- und Industrieanlagen eignet sich gut für die Plasmalyse, weil es besonders viele Stickstoffverbindungen enthält. Der Plasma-Prozess spaltet das Wasser und die darin enthaltenen Stickstoffverbindungen (Harnstoff, Aminosäuren, Nitrate und Ammonium) in einzelne N-, H-, und O-Atome auf, die sich anschließend wieder neu verbinden. Das Wasser kann dann zurück in den natürlichen Kreislauf, während Wasser-, Sauer- und Stickstoff in einer Gasmembran sortiert werden. Stick- und Sauerstoff entweichen in die Luft, das H2 wird in einen Tank gefüllt und mit Biogas gemischt.

Lesen Sie auch: Deutschland braucht Elektrolyse im Gigawattbereich

Jutta Maier
Keywords:
Plasmalyse | Elektrolyse | Power-to-gas | Wasserstoff | Biogas
Ressorts:
Technology | Markets

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