Zwei vielversprechende Bioenergie-Ansätze mit Kohlenstoffdioxidabscheidung und -speicherung steigen gegeneinander in den Ring: Biowasserstoff und Biomethan. Wir haben einen genaueren Blick auf die Kontrahenten geworfen und die Stärken und Schwächen ihrer technischen, wirtschaftlichen und ökologischen Leistungsfähigkeit verglichen.
Die Kraft der grünen Lösungen: Eine Analyse der BECCS-Ansätze
Der Übergang zu einer kohlenstoffneutralen Wirtschaftsweise erfordert innovative Lösungen, die Treibhausgasemissionen reduzieren und eine nachhaltige Energieerzeugung ermöglichen. Zusätzlich benötigen wir dringend Technologien, mit denen CO2 aus der Atmosphäre wieder entfernt werden kann. Pflanzen spielen dabei eine wichtige Rolle. Bei der Photosynthese wird schließlich CO2 aus der Luft aufgenommen und in Biomasse umgewandelt. Diese Biomasse kann als Energielieferant genutzt werden und dabei das CO2 aufgefangen und gespeichert werden. Es kann beispielsweise zurück in ausgediente Gas- oder Erdöllagerstätten gepresst oder in Form von speziellem Beton gespeichert werden. Technologien, die das ermöglichen, werden unter der Abkürzung BECCS zusammengefasst (engl.: Bioenergy with Carbon Capture and Storage, dt.: Bioenergie mit Kohlenstoffdioxidabscheidung und -speicherung). Aber in welcher Form können wir die Energie am besten nutzen?
Biowasserstoff vs. Biomethan – Kampf zweier Konkurrenten?
In diesem spannenden Kampf treten zwei vielversprechende BECCS-Ansätze gegeneinander an: Biowasserstoff und Biomethan mit CO2-Abscheidung und -Speicherung (CCS). Wir haben einen genaueren Blick auf die Herausforderer geworfen und die Vor- und Nachteile von Biowasserstoff und Biomethan hinsichtlich ihrer technischen, wirtschaftlichen und ökologischen Leistungsfähigkeit verglichen. Dabei wollten wir herausfinden, welche Lösung das Potenzial hat, möglichst viel CO2 aus der Luft zu entfernen und gleichzeitig zu einer effizienten und zuverlässigen Energieversorgung beizutragen. Beide Stoffe können mit unseren bestehenden Biogasanlagen produziert werden und zum Beispiel für den Antrieb von Schwerlast-Fahrzeugen verwendet werden. Aber welcher wird als Sieger aus diesem Battle hervorgehen?
Biowasserstoff: Der Geheimtipp für negative Emissionen
Biowasserstoff hat in unserem Vergleich mit seiner Fähigkeit, negative Emissionen zu erzeugen, brilliert. Er zeigt ein durchschnittlich 3-faches Potenzial zur Abtrennung und Speicherung von CO2 aus der Luft im Vergleich zur Biomethanproduktion. Im Biomethan steckt noch ein großer Teil des Kohlenstoffs aus den Pflanzen und wird bei dessen Verbrennung wieder als CO2 freigesetzt. Biowasserstoff mit CO2-Abscheidung und Speicherung (auch HyBECCS genannt) hat also bei der Möglichkeit zur Entfernung von CO2 aus der Atmosphäre die Nase vorn. Aber es gibt auch Nachteile und Herausforderungen, die es zu überwinden gilt. Lasst uns einen genaueren Blick auf die Details werfen.
Biomethan: Effizienz und Praktikabilität im Fokus
Während Biowasserstoff mit seinem beeindruckenden CO2-Abscheidungspotenzial glänzt, bietet Biomethan andere Vorteile, insbesondere in Bezug auf Effizienz und praktische Anwendbarkeit. Bei der Produktion des Biowasserstoffs geht ca. ein Drittel der Energie verloren im Vergleich zur Biomethanproduktion. Zwar kann dieser Verlust durch eine effizientere Nutzung des Wasserstoffs, beispielsweise mit PEM-Brennstoffzellen im Vergleich zur Nutzung des Biomethans mit Verbrennungsmotoren, wieder aufgeholt werden. Dazu müssen aber zuerst noch einige Schritte gegangen werden. Um Wasserstoff einsetzen zu können, benötigen wir zusätzliche Infrastruktur und auch die Brennstoffzellen sind noch nicht in der Breite kostengünstig einsetzbar. Biomethan bietet aber auch noch andere Vorteile. Es eignet sich zum Beispiel gut für den Einsatz in der bestehenden Gasinfrastruktur, was eine schnellere Integration in unser Energiesystem ermöglicht. Damit kann es bereits heute in signifikanten Mengen als erneuerbarer Kraftstoff eingesetzt werden, wodurch die Klimaziele im Verkehrssektor unterstützt werden können. Biomethan ist also in der technischen Entwicklung einen Schritt voraus und kann, bis die Wasserstoffwirtschaft aufgebaut ist, bereits heute seine Vorteile ausspielen.
Ein Blick in die Zukunft: Die besten Kandidaten für eine nachhaltige Energieerzeugung
Auf der einen Seite haben wir mit Biomethan also einen Champion, dessen beeindruckende Leistungen bereits heute abgerufen werden können. Und auf der anderen Seite haben wir mit Biowasserstoff den aufstrebenden Herausforderer, der mit einer unbändigen Entschlossenheit angetreten ist, um eine zentrale Rolle in unserem Energiesystem einzunehmen. Als schlagkräftiges Argument für die Zukunft hat er eine enorm hohe CO2-Abscheiderate im Gepäck. Der Markthochlauf von Wasserstofftechnologien steht kurz bevor und ein gewaltiges Markt- und Innovationspotenzial wird entfaltet. Biomethan ist jedoch aufgrund seiner Effizienz und Praktikabilität kurzfristig die vielversprechendere Option für einen schnellen Beitrag zur Energiewende. Wahrscheinlicher ist aber, dass auch in diesem Wettbewerb eine Kombination beider Ansätze die beste Strategie sein wird, um die Herausforderungen der kohlenstoffneutralen Wirtschaft zu bewältigen. Die Zukunft der Energieerzeugung liegt in grünen Lösungen wie Biowasserstoff und Biomethan, und es ist an der Zeit, ihre Implementierung voranzutreiben. Aber wie können diese und weitere Ansätze letztendlich die Energie- und Klimawende anführen?
Turbo für die Energie- und Klimawende: Biointelligenz-Forschung und Industrietransfer
Die Antwort liegt in der Kombination von Forschung, politischem Willen und Investitionen, um die vielversprechendsten Lösungen zu entwickeln und in die Anwendung zu bringen. Die Biointelligenz kann und wird dabei durch ihre interdisziplinäre Ausrichtung einen wertvollen Beitrag leisten. Am Fraunhofer IPA werden dazu zahlreiche Forschungsansätze verfolgt. Zum Beispiel der Einsatz von Designer-Organismen für die Optimierung der Biowasserstoffproduktion in Kombination mit selbstlernenden Steuer- und Regelkonzepten für Bioreaktoren gehört zu den Schwerpunkten des Zentrums für Biointelligente Produktion des Instituts. Aber auch die mikrobielle Inwertsetzung und stabile Bindung von CO2 gehören zu den Forschungsansätzen, die eine Basis für weitere Technologiesprünge bilden können.
Wir hoffen, dass dieser Blog-Post Ihnen einen umfassenden Einblick in den Wettbewerb zwischen Biowasserstoff und Biomethan gegeben hat. Welche Lösung halten Sie für vielversprechender? Teilen Sie uns Ihre Meinung mit und lassen Sie uns gemeinsam die Energiewende vorantreiben.
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Sie möchten sich tiefergehend mit dem Vergleich beschäftigen? Dann empfehlen wir diese Veröffentlichung von unseren Wissenschaftlern, auf der jener Beitrag basiert:
Full, J.; Hohmann, S.; Ziehn, S.; Gamero, E.; Schließ, T.; Schmid, H.-P.; Miehe, R.; Sauer, A. Perspectives of Biogas Plants as BECCS Facilities: A Comparative Analysis of Biomethane vs. Biohydrogen Production with Carbon Capture and Storage or Use (CCS/CCU). Energies 2023, 16, 5066. https://doi.org/10.3390/en16135066