Schlüsseltechnologie der Defossilierung So bringen ein japanischer Technologiekonzern und ein sächsischer Anlagenbauer die Elektrolyse zum Kohlekraftwerk

Redakteur: Dominik Stephan

Wie wird aus Abgas synthetisches Benzin? Wie kann Überschussstrom gespeichert werden? Und was kann man von der Chlorchemie für die Energiewende lernen? Egal, ob es um Retortensprit für die nachhaltige(re) Mobilität oder eine Basischemie ohne Öl und Gas geht, Wasserstoff spielt eine entscheidende Rolle. Damit macht eine Redox-Reaktion Karriere, die bereits im Jahr 1800 an der Royal Society diskutiert wurde: Die Elektrolyse. Und genau damit unterstützt eine deutsch-japanische Partnerschaft ein wegweisendes Power-to-X-Projekt im Rheinischen Braunkohlerevier.

Firmen zum Thema

Die Anlage besteht aus vorgefertigten Modulen mit der eigentlichen Wasser-Elektrolyse sowie einer Wasserstoff-Kompressions- und Wasserstoff-Reinigungsanlage. Aus dem produzierten Wasserstoff soll - zusammen mit CO2 aus Kraftwerksabgasen - Dimethylether (DME) hergestellt werden, das als synthetischer Kraftstoff genutzt werden kann.
Die Anlage besteht aus vorgefertigten Modulen mit der eigentlichen Wasser-Elektrolyse sowie einer Wasserstoff-Kompressions- und Wasserstoff-Reinigungsanlage. Aus dem produzierten Wasserstoff soll - zusammen mit CO2 aus Kraftwerksabgasen - Dimethylether (DME) hergestellt werden, das als synthetischer Kraftstoff genutzt werden kann.
(Bild: CAC)

Ausgerechnet Niederaußem: hier, wo RWE das zweitleistungsstärkste Kohlekraftwerk der Republik (und die Nummer drei in Europa) betreibt, steht jetzt auch eine Wasserstoffelektrolyse. Und nicht nur das: Die vollautomatisch arbeitende Anlage nutzt eine ganz neue ganz neue Technologie des japanischen Chemiekonzerns Asahi Kasei. Mit dem Bau der Anlage hat die europäische Tochter des Unternehmens aus Tokio einen alten Bekannten betraut: Chemieanlagenbau Chemnitz (CAC).

Das ist kein Zufall, verbindet beide Unternehmen doch eine lange und erfolgreiche Zusammenarbeit beim Bau von Chlor-Alkali-Anlagen (ebenfalls ein Elektrolyse-Prozess). In Zukunft sollen in Niederaußem bis zu 22 Kilogramm Wasserstoff pro Tag gewonnen werden. Das klingt erst einmal nicht nach viel, und trotzdem hat Kraftwerksbetreiber RWE mit dem leichten Gas große Pläne: Zusammen mit Kohlendioxid aus Kraftwerksabgasen soll über den Zwischenschritt Methanol Dimethlyether (C2H6O ) erzeugt werden.

Damit hätten der Energiekonzern nicht nur eine Verwendung für das Klimagas CO2 gefunden, sondern auch noch einen potenziellen synthetischen Kraftstoff im Programm. Mit einer Cetanzahl von 55 bis 60 kann Dimethlyether ähnlich wie Autogas in Dieselmotoren verbrannt werden. Zwar wäre der Einbau eines Gastanks und eine modifizierte Einspritzung nötig, aber dann liefe der Selbstzünder zuverlässig, sauber und ohne Rußbildung.

Retortensprit aus CO2: Zweites Leben für ein Abgas

So bekäme das Abgas quasi ein "zweites" Leben - ehe es dann doch (und diesmal endgültig verbrannt wird. Dafür jedoch braucht es den Stoff, ohne den kaum ein Power-to-X-Projekt auskommt: Wasserstoff. Und damit kennt sich Asahi Kasei aus: Die Japaner haben mit der Aqualizer-Technologie im vergangenen Jahr einen 10 MW Single-Stack Alkali-Wasserelektrolyseur, den zu diesem Zeitpunkt größten seiner Art, in Fukushima in Betrieb genommen.

Das kommt nicht von Ungefähr, immerhin hat Asahi Kasei schon bei der Gründung des Unternehmens 1922 Wasserkraft für die Elektrolyse genutzt - damals allerdings nicht, um klimafreundliche Energie bereit zu stellen, sondern um Rohstoffe für die Ammoniakchemie zu gewinnen. Seit den 1970ern ergänzen Chlor-Alkali-Elektrolyse-Prozesse das Portfolio, ein Bereich in dem in Europa eine langjährige Zusammenarbeit mit CAC besteht.

Sektorkupplung und Spitzenlastglättung inklusive: Was die Elektrolyse alles kann

Dabei setzen die Verfahrensentwickler aus dem Land der aufgehenden Sonne auf eine alkalische Elektrolyse, die sich leicht laststeuern lassen soll. So soll die Wasserstofferzeugung sich an die schwankenden erneuerbaren Energien anpassen, und Überschussstrom nutzbar machen. Mit dieser Technologie beteiligt sich Asahi Kasei jetzt an Align-CCUS ( Accelerating Low Carbon Industrial Growth through Carbon Capture, Usage and Storage), einem europäischen multinationalen Partnerprojekt zur Kohlenstoffabscheidung, -Nutzung und -Speicherung.

In Niederaußem kommt das dafür "nötige" COC2 für die DME-Synthese aus dem Block K des Braunkohlenkraftwerks vor Ort. Hier betreibt RWE seit 2009 in einem Pilotversuch eine COC2-Wäsche, allerdings nur mit einem Teilstrom der Kraftwerksrauchgase. Grün - bzw. zumindest grüner - soll der Prozess durch regenerativ erzeugte Energie für die Wasserstoff-Produktion. Derzeit, das soll hier nicht verschwiegen werden, kommt der Strom noch aus der Dose bzw. dem Kohlekraftwerk "nebenan". Bis zu 50 kg DME können so in der neuen Syntheseanlage entstehen, erklärt RWE.

„Align-CCUS ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zum Bau einer Demonstrationsanlage zur sektorenübergreifenden Minderung von Treibhausgasen“, betont Ferdinand Steffen, Leiter Umwelttechnik & Sektorenkopplung bei RWE Power.

'Big in Japan' - und jetzt auch im rheinischen Kohlerevier

Auch für Entwicklung und Bau der eigentlichen Power-to-X-Anlage, der Synthese des DME, kam mit Mitsubishi Hitachi Power Systems Europe (MHPS) die europäische Tochter eines japanischen Technologiespezialisten ins Spiel: „Diese ist eine von mehreren Technologien, die wir zur Dekarbonisierung der Energielandschaft entwickelt haben“, bestätigt Thomas Bohner, CEO von MHPS Europe. „Sie birgt ein erhebliches Potenzial zur COC2-Reduktion, nicht nur für Kraftwerksbetreiber, sondern künftig etwa auch in Industrieanlagen.“

Aus Nordrhein-Westfalen sind die Aachener FEV Europe, ein auf Antriebstechnologien spezialisiertes Unternehmen, die RWTH Aachen University und das Forschungszentrum Jülich an ALIGN-CCUS beteiligt.

Damit ist Align-CCUS eines der neueren Projekte, dass auf die Nutzung von regenerativ erzeugtem Wasserstoff aufsetzt. Tatsächlich kommt kaum ein Power-to-X-Verfahren ohne das leichte Gas aus. Die Elektrolyse wird damit zur Schlüsseltechnologie der Defossilierung, sind sich Experten sicher - und für Firmen, die wie CAC, die Erfahrungen aus der Chlor-Alkali-Chemie mitbringen, zum "Ass im Ärmel".

(ID:47093599)