Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V. (SFV)

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vom 31.12.2017, aktualisiert am 03.01.2018, Wolf von Fabeck :

Rückholung von CO2 aus der Atmosphäre durch Methanolsynthese - Ökologische Bewertung

Bisher wenig beachteter Aspekt eines von Dr. Michael Specht entwickelten Verfahrens zum CO2-Recycling

Vorab:

Das Power to Gas-Verfahren (Wasserstoff- oder Methan-Erzeugung aus überschüssiger Solar- und Wind-Energie) ist weithin bekannt und wird regelmäßig erwähnt. Das Power to Liquid-Verfahren (Methanol aus dem CO2 der Atmosphäre) wird selten angesprochen, hat jedoch einen Vorteil, der bisher nicht wahrgenommen wurde: Einen Zugang zu einem unterirdischen Gasspeicher hat nicht jeder und insbesondere kann kein Privatmensch den unterirdischen Gasspeicher erweitern. Man könnte jedoch private Grundstückeigentümer z.B. Windparkbetreiber, dafür interessieren, sich selber so eine Apparatur inklusive Methanoltank anzuschaffen. Das soll hier angedeutet und beschrieben werden.

CO2 mit einem technischen Verfahren aus der Atmospäre entnehmen.

Dass man CO2 aus der Atmosphäre entnehmen und zur Herstellung von Methanol nutzen kann, wurde in einem Projekt des Zentrums für Sonnenenergie und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) unter Leitung von Dr. Michael Specht bereits zum Ende des vergangenen Jahrhunderts an einem funktionsfähigen Modell nachgewiesen.
CO2-Recycling zur Herstellung von Methanol Endbericht Juli 2000

Das Forschungsvorhaben hatte das Ziel, einen CO2-neutralen Kraftstoff herzustellen. Dazu wurde erfolgreich eine Pilotanlage aufgebaut und betrieben.

CO2 wurde aus der Atmoshäre entnommen, obwohl es dort mit einem Volumenanteil von (damals - 1999) nur 0,035 Vol% verfügbar war.

Wasserstoff wurde elektrolytisch aus Wasser erzeugt.

Aus diesen zwei Produkten wurde sodann Methanol hergestellt. Sein unterer Heizwert betrug immerhin 46 % der eingesetzten elektrischen Energie. (Mit moderneren Verfahren lassen sich vermutlich bessere Wirkungsgrade erzeugen - aber das nur nebenbei.)

Auch wenn der Wirkungsgrad von 46 % niedrig erscheint, so ist doch zu bedenken, dass bei einer Stromversorgung hauptsächlich aus Wind- und Sonnenenergie zu wetterbedingten Spitzenzeiten Leistungsüberschüsse entstehen, die nicht direkt genutzt werden können und andernfalls abgeregelt werden müssen.

Ob Methanol, das auf diese Weise erzeugt werden kann, letztlich als Treibstoff im motorisierten Individual Verkehr (MIV) eingesetzt werden wird, soll hier nicht weiter untersucht werden. Möglich ist es sicherlich.

Drei ungelöste Probleme

Hier und jetzt soll es um eine grundsätzlichere Bewertung des ökologischen Klimaschutzeffekts gehen. Hintergrund sind drei ungelöste Probleme:

  • die klimaschädliche Zunahme der CO2-Konzentration in der Atmosphäre
  • die Suche nach Langzeitspeichern, mit denen das fluktuierende Angebot von Wind- und Sonnenenergie ausgeglichen werden kann
  • Ersatz für die stillzulegenden Atom- und Fossilkraftwerke

Die CO2-Konzentration in der Atmoshäre steigt immer weiter an. Die Menschheit wird gezwungen sein, CO2 aus der Atmosphäre zurückzuholen.
Es werden also zunehmend Lagerstätten für das zurückgeholte CO2 benötigt. Eine Verpressung des CO2 in gasförmigem Zustand in unterirdische Hohlräume halten wir für zu gefährlich, quantitativ nicht für ausreichend und wirtschaftlich für unattraktiv.

Wenn es hingegen gelingt, den aus der Atmosphäre zurückgeholten Kohlenstoff in einer chemischen Verbindung aufzunehmen, die wirtschaftlich nutzbar ist, so wäre das Unterbringungsproblem eher lösbar. Ein großer Methanoltank z.B. hätte für den Eigentümer den Vorteil der Energiesicherheit. Mit Hilfe einer Methanol-Brennstoffzelle könnte er wochenlange Stromausfälle überbrücken. Er benötigt keinen Fossilstrom mehr und vermindert damit die CO2-Emissionen. Das wäre der erste positive Effekt.

Sehr wichtig ist das Interesse des Tankbesitzers - aus Gründen der Energiesicherheit - den Methanol-Vorrat bei jeder günstigen Gelegenheit umgehend wieder aufzufüllen. Das ist der zweite positive Effekt.

Eine sehr grobe Überschlagsrechnung kommt zu folgendem Ergebnis: Selbst wenn die Methanol-Reserven in langen Wochen mit unzureichender Wind- und Sonnenenergie fast aufgebraucht werden sollten, so werden sie bei günstigem Wetter umgehend wieder aufgefüllt. Im Jahresdurchschnitt sind sie somit etwa halb voll. Das bedeutet, dass diese Durchschnittsmenge Kohlenstoff in den Methanoltanks sich NICHT gleichzeitig in der Atmosphäre befinden kann. Die CO2-Konzentration der Atmosphäre wird somit gesenkt. Das ist der dritte positive Effekt.

Methanolkreislauf entlastet Atmosphäre

Zur Vergrößerung in die Skizze klicken

Erläuterung: Zum Vergleich zwei Skizzen, auf denen man die Kohlenstoffatome nachzählen kann.Die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome in Bild 1 und in Bild 2 ist gleich und ändert sich auch nicht. Die Kohlenstoffatome in der Atmosphäre sind in den CO2-Molekülen chemisch gebunden, die Kohlenstoffatome in den Methanoltanks sind in den Methanol-Molekülen chemisch gebunden.

Die Tatsache aber, dass in der rechten Skizze (Bild 2) ständig 12 Kohlenstoffatome (immer wieder andere, aber immer 12 Stück) im Methanolkreislauf unterwegs sind, entlastet die Atmosphäre.

Wenn das Tempo der Methanolerzeugung höher ist als das Tempo der Methanolnutzung, wären sogar durchschnittlich noch mehr Kohlenstoffatome in den Tanks (d.h. NICHT in der Atmosphäre) enthalten.

Wir hätten somit einen Lösungsweg gefunden, der alle drei eingangs genannten Probleme GLEICHZEITIG mildert.




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