Überschussstrom aus Solaranlagen oder Windparks kann zuerst in Wasserstoff und dann zusammen mit Kohlendioxid-Emissionen aus Industrieprozessen in den einfachsten Vertreter der Alkohole umgewandelt werden: Methanol. In Leuna zum Beispiel arbeitet seit vergangenem Jahr eine Pilotanalage.

"Methanol ist ein sehr guter Energiespeicher und hat, auf das Volumen bezogen, im Vergleich zu Wasserstoff eine viel höhere Energiedichte", erklärt Stefan Fogel vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf in einer Pressemitteilung. Als Flüssigkeit kann Methanol zudem einfach transportiert werden, was den Alkohol zu einem idealen Speichermedium macht. Außerdem ist es einer der wichtigsten Grundstoffe in der Chemieindustrie.

Der Power-to-Methanol-Prozess auf Basis von Hochtemperatur-Elektrolyseuren ist in der wissenschaftlichen und wirtschaftlichen Fachliteratur weiterhin unterrepräsentiert. Deswegen hat sich die Dresdner Forschungsgruppe auf jene Elektrolyse-Systeme fokussiert, die bei Betriebstemperaturen über 600 Grad Celsius reinen Wasserstoff erzeugen, erklärt Fogel. Dieser wird ohne weiteren Separationsaufwand direkt in der Synthesestufe genutzt. Das ist effizienter als die heute etablierten Technologien wie zum Beispiel die alkalische Elektrolyse.

"Es wäre in Zukunft möglich, eine Power-to-Methanol-Anlage mit einer Photovoltaik- oder Windkraft-Anlage zu koppeln, im Teillastbetrieb zu fahren und trotzdem kompetitive Produktionskosten zu erzielen", so Fogel. Zwar sind die eigentlichen Produktionskosten einer solchen Anlage gar nicht so hoch – jedoch müsste zuerst massiv in die Infrastruktur für solche Anlagen investiert werden. Fossile Rohstoffe bleiben deswegen vorerst konkurrenzlos billig.

Doch laut der Analyse des Chemieingenieurs könnte sich das in gut 25 Jahren ändern: "Im Jahr 2050 könnten wir mit dem Power-to-Methanol-Prozess den Punkt erreicht haben, an dem wir mit den fossilen Energieträgern gleichauf liegen."

Die letzte Veröffentlichung fand im April 2024 in der Fachzeitschrift Journal of CO2 Utilization statt: Operating windows and techno-economics of a power-to-methanol process utilizing proton-conducting high temperature electrolyzers (Betriebsfenster und techno-ökonomische Aspekte eines Power-to-Methanol-Prozesses unter Verwendung von protonenleitenden Hochtemperatur-Elektrolyseuren).

Eine weitere Publikation stammt vom 15. Januar 2024 in der Fachzeitschrift Energy Conversion and Management: Dynamic system modeling and simulation of a power-to-methanol process based on proton-conducting tubular solid oxide cells (Dynamische Systemmodellierung und Simulation eines Power-to-Methanol-Prozesses auf der Grundlage protonenleitender rohrförmiger Festoxidzellen).

Ebenfalls ein Beitrag zum Thema erschien am 5. April 2019 in der Fachzeitschrift International Journal of Hydrogen Energy: Simulation of the transient behavior of tubular solid oxide electrolyzer cells under fast load variations (Simulation des instationären Verhaltens von röhrenförmigen Festoxid-Elektrolysezellen bei schnellen Laständerungen).

pk