Wissenswertes zum Thema Wasserstoff und Brennstoffzellen

1 Einleitung: Rettet Wasserstoff das Klima?
Wsserstoffgewinnung 1

Teil 9.4.3 | Biogas, Klärgas & Co.

Biogas ist ein Gasgemisch, das zu 50 bis 70 Prozent aus Methan, über 30 Prozent aus Kohlenstoffdioxid sowie aus Wasserdampf, Ammoniak, Sauerstoff und Schwefelwasserstoff besteht. Der Heizwert liegt durchschnittlich bei etwa sechs Kilowattstunden pro Kubikmeter und beträgt damit lediglich zwei Drittel des Heizwertes von Erdgas. Für den Einsatz in Brennstoffzellen ist vor allem die Zusammensetzung des Gases nachteilig.

Biogas entsteht beim Abbau organischer Substrate durch Mikroorganismen unter Ausschluss von Sauerstoff (anaerobe Reaktion). In der Natur läuft ein solcher Vergärungsprozess zum Beispiel in Sümpfen ab. Die kleinste und wohl bekannteste Biogasanlage ist die Kuh: Sie produziert ungefähr 200 Liter Methan pro Tag. Technisch wird der Prozess in sogenannten Biogasreaktoren nachgebildet. Die Ökobilanz hängt dabei stark von der Art der Substrate ab. Sie fällt bei Abfällen und Reststoffen (z. B. Abfällen aus der Lebensmittelbranche, Gülle) besser aus als bei eigens angebauten Substraten (z. B. Mais). Für den Gasertrag ist die Zusammensetzung von Proteinen, Fetten und Kohlenhydraten im Substrat wichtig. Biogas kann im Grunde als CO2-neutraler Brennstoff betrachtet werden, weil das bei der Verbrennung frei werdende CO2 zuvor von der Pflanze gebunden wurde.

Neben Biogas lassen sich auch Klärgas, Grubengas und Deponiegas grundsätzlich energetisch nutzen, was oft schon in Blockheizkraftwerken (BHKW) geschieht. Effizienter wäre so gut wie immer die Nutzung in einer Brennstoffzelle. Es gibt daher Versuche, Hochtemperaturbrennstoffzellen mit biogenen Gasen zu versorgen. Dazu gehört beispielsweise der Einsatz einer SOFC in einer Kläranlage in Dresden. Bisher besteht hier allerdings noch großer Forschungsbedarf.

Mit einem vorgeschalteten Reformer und einer Reinigung könnten diese Gase für alle Brennstoffzellen nutzbar gemacht werden, die im Grundsatz effizienter arbeiten als BHKW.

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