Power-to-Liquid – Elektrische Energie zu Flüssigkeit (z.B. Benzin oder Diesel)

Kohlenwasserstoff-Kraftstoffe (Benzin und Diesel) werden heute weltweit in großen Mengen aus Erdöl gewonnen. Sie können aber auch aus anderen kohlenstoffhaltigen Rohstoffen synthetisch hergestellt werden. Die Kohlenwasserstoff-Synthese erfolgt über die Zwischenstufe eines Synthesegases, einem Gemisch aus Kohlenstoffdioxid, Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff.

Kohlenwasserstoffe bestehen nur aus Kohlenstoff(C)- und Wasserstoff(H)-Atomen. Die Kohlenstoffatome bilden entweder kettenförmige oder ringförmige Strukturen.

Das Gesamtverfahren zur Herstellung synthetischer Kohlenwasserstoffe erfolgt in drei Schritten:

1. Synthesegaserzeugung (Power-to-Gas)
   a) Zerlegung von Wasser (Elektrolyse)
   b) Methangewinnung
2. Fischer-Tropsch Verfahren (Power-to-Liquid)
3. Produktaufbereitung

Power-to-Gas

Power-to-Gas („Elektrische Energie zu Gas“) bezeichnet einen chemischen Prozess, in dem mittels Wasserelektrolyse (Zerlegung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff) und einer anschließenden Methangewinnung unter Einsatz von Strom aus erneuerbaren Energie ein brennbares Synthesegas hergestellt wird.

a) Zerlegung von Wasser (Elektroylse):
Die Zerlegung von Wasser in seine beiden Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff benötigt Energie. Diese Energie wird hier durch erneuerbare Energien (Ökostrom), wie z.B. Windkraft- oder Solaranlagen erzeugt.

b) Methangewinnung:
Der Wasserstoff, der aus der Elektrolyse von Wasser gewonnen wird, wird zusammen mit dem Treibhausgas Kohlenstoffdioxid (CO₂) zu Methan umgesetzt. Diese Reaktion läuft in zwei Teilschritten ab:

• In der ersten Teilreaktion reagiert der durch die Elektroyse erzeugte Wasserstoff mit Kohlenstoffdioxid zu Kohlenmonoxid.
• In der zweiten Teilreaktion (Fischer-Tropsch-Verfahren) reagiert das im ersten Schritt entstandene Kohlenmonoxid mit weiterem Wasserstoff zu dem Endprodukt Methan. Methan ist ein Hauptbestandteil von Erdgas.

Power-to-Liquid

Der zweite Teilschritt der Reaktion erfolgt im sogenannten Fischer-Tropsch-Verfahren. Hierbei wird das gasförmige Methan verflüssigt. Damit die Reaktion abläuft ist jedoch ein Katalysator (Reaktionsbeschleuniger) notwendig. Tatsächlich entstehen bei dieser Reaktion verschiedene gasförmige und flüssige Kohlenwasserstoffe. Durch weitere Aufbereitung der Endprodukte werden dann Benzin, Diesel, Kerosin und Wachse gewonnen.

Quellen:

• Die Welt: So funktioniert Power-to-Liquid