Naturgasnätet kan fungera som en buffert för väderberoende el från vind och sol. Detta kräver ekonomiskt effektiva processer för att använda el för produktion av kemiska energibärare. EU-projektet HELMETH koordinerat av KIT har nu tagit ett viktigt steg, som visar att högtemperaturelektrolys och metanering kan kombineras i en power-to-gas-process med en verkningsgrad på mer än 75 procent.

"För första gången, vi använde synergierna mellan elektrolys och metanisering och nådde en effektivitet som överstiger standardtekniken med cirka 20 procent, " säger Dimosthenis Trimis från KIT, koordinator för HELMETH EU-projektet. "Tack vare den stora omfattningen av discipliner som täcks av vårt konsortium, vi lyckades nå en viktig milstolpe för att bemästra energiomställningen."

En konventionell industriell kraft-till-gas-anläggning omvandlar cirka 54 procent av den elektriska energin från förnybar kraft till kemisk energi av metanbränsle. Prototypen av HELMETH EU-projektet som passar in i två konventionella sjöfraktcontainrar på ca 6 m vardera nådde en effektivitet på 76 procent i de slutliga mätningarna. Detta ger hopp om att nå en effektivitet på 80 procent i industriell skala. Parallellt, ekonomisk effektivitet och klimatbalansen i den nya tekniken studerades. "Dessa höga verkningsgrader gör power-to-gas-tekniken till en mycket lovande sådan, " säger Trimis. Effektiviteter på mer än 80 procent verkar vara möjliga, förutsatt att de begränsande processtegen som identifierats i HELMETH kommer att tas upp i framtida forskning.

En stor potential som utnyttjades i HELMETH var den optimala användningen av processvärme från metanering för att täcka värmeförbrukningen vid elektrolys. Högtemperaturelektrolys vid ca 800°C och högt tryck har termodynamiska fördelar som gör att effektiviteten ökar. Under elektrolys, kraften används först för att bryta ner vatten till syre och energibäraren väte. Sedan, väte reagerar med koldioxid eller kolmonoxid till metan, huvudbeståndsdelen i naturgas, med värme som släpps ut. Fördelen med metan framför väte består i att det kan matas in i den befintliga naturgasintrastrukturen utan några begränsningar eller någon vidare bearbetning. Inmatning av rent väte i nätverket kan möjligen kräva större anpassningsinsatser inom transport och användning, eftersom energitätheten och kemiska egenskaper skiljer sig avsevärt. Naturgasersättningen som producerades inom HELMETH-projektet innehöll alltid vätekoncentrationer under 2 vol. procent. Därav, den skulle kunna matas in i hela det tyska naturgasnätet utan några restriktioner.