Kopernikus-Projekt P2X

Für ein klimaneutrales Deutschland 2050 benötigen Verkehr, Industrie und Wärme emissionsarme Lösungen. Das Kopernikus-Projekt P2X untersucht einen der vielversprechendsten Ansätze: Power-to-X Technologien. Solche Technologien also, die erneuerbaren Strom in andere Energieformen umwandeln. Zum Beispiel in Kraft- und Kunststoffe, in Wärme und Gase oder in chemische Rohstoffe.

Um die globale Erwärmung auf unter zwei Grad zu begrenzen, will Deutschland bis zum Jahr 2050 weitestgehend klimaneutral werden. Gelingen kann das nur mithilfe erneuerbarer Energien. Das heißt, Sonnenenergie, Wind- und Wasserkraft müssen fossile Rohstoffe ablösen. Ziel des Kopernikus-Projekts P2X ist es, Technologien und Prozesse zu entwickeln, die erneuerbare Energie umwandeln und speichern können. Das Projekt erforscht entsprechend Möglichkeiten, Strom in chemische Energie umzuwandeln. Diese kann dann in emissionsreichen Sektoren wie Verkehr und Industrie oder als Wärmequelle für Industrieprozesse eingesetzt werden und sie klimafreundlicher gestalten.

Power-to-X: Strom rein, stoffliche Lösungen raus

Die Umwandlung von Strom in andere Stoffe nennen Wissenschaftler Power-to-X, kurz: P2X. Übersetzt also, Strom (wird) zu X umgewandelt. Bei Power-to-Gas (Strom zu Gas) beispielsweise entstehen gasförmige Stoffe wie Wasserstoff oder Methan. Power-to-Chemicals (Strom zu Chemikalien) produziert chemische Ausgangsstoffe, die industriell weiterverarbeitet werden. Das Ergebnis von Power-to-Fuel (Strom zu Sprit) ist klimafreundlicher Kraftstoff. Hierbei wird aus der Luft oder aus Abgasen gewonnenes Kohlendioxid (CO2) verwendet. Auf diese Weise wird bei der Verbrennung des Kraftstoffs in der Summe eine deutliche Emissionsminderung erzielt.

In der zweiten von drei geplanten Förderphasen untersucht das Kopernikus-Projekt P2X zwei Ausgangsstoffe, die mit Power-to-X hergestellt werden können. Erstens Wasserstoff und zweitens ein Synthesegas, das aus einer Mischung aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid besteht. Wasserstoff entsteht, indem Wissenschaftler durch Elektrolyse Wasser unter Strom setzen. Wird während der Elektrolyse zusätzlich noch CO2 hinzugefügt (Ko-Elektrolyse), entsteht das Synthesegas (siehe Grafik).

Wasserstoff: Woran P2X forscht

  • Die im P2X-Projekt untersuchten Wasserstoff-Elektrolyseure benötigen derzeit größere Mengen des seltenen und teuren Metalls Iridium. Die P2X-Wissenschaftler suchen nach Möglichkeiten, bei der Elektrolyse so wenig Iridium wie möglich zu verwenden – ohne, dass das Verfahren dadurch an Effizienz verliert.

  • Ist der Wasserstoff erst produziert, gibt es etliche Verwendungen für ihn. Die Forscher von P2X untersuchen beispielsweise, wie Wasserstoff und CO2 in Polymerbausteine umgewandelt werden können, die die Chemieindustrie dringend benötigt.

  • Weitere Verwendungsmöglichkeit findet Wasserstoff als Kraftstoff für den Straßenverkehr. So entwickelt das P2X-Team auch Konzepte für den optimalen Betrieb von Wasserstoff-Tankstellen.

  • Weil Wasserstoff bei hoher Temperatur verbrennt, untersuchen die Partner von P2X zudem, wie man Öfen der Industrie günstig mit Wasserstoff beheizen kann. Konkret testen sie das bei einem Glashersteller.

  • Eines der Probleme, das überwunden werden muss ist der Transport. Wasserstoff wird erst unter hohem Druck flüssig und lässt sich nur so gut transportieren. Das ist kompliziert und teuer. Deswegen forscht das P2X-Team auch daran, den Wasserstoff vorübergehend an Flüssigkeiten, flüssige organische Wasserstoffträger, zu binden um ihn leichter transportieren zu können.