aus Wind wird Windgas natürlich CNG
Hallo,
es in vielen Foren schon diskutiert worden, man kann aus Windenergie, oder aus der solaren Methangase produzieren. Leider hilft das nicht der LPG Fraktion. Das heißt im Klartext unserer heutigen CNG Fahrzeuge sind zukunftssicher.
Auf der Greenpeace Seite können wir heute schon Windgas für unsere heimische Heizung bestellen. Es gibt mittlerweile ein schönes Video von Audi, Audi will in die serienmäßige CNG Fertigung einsteigen.
http://www.audi-balanced-mobility.com/en/index.html
schaut euch mal dieses Video an, es ist zukunftsträchtig.
Gruss
Christoph aus BS
Beste Antwort im Thema
Der Wirkungsgrad von "Windgas" ist eine Katastrophe. Hydrolyse von Wasser zu H2 und O2, mit dem H2 wird dann CO2 zu Methan hydriert.
Also CO2 + 4 H2 --> CH4 + 2 H2O. Der ins Wasser gehende Wasserstoff und damit 50% der produzierten Menge ist verloren. Wer das Verfahren so betreibt, der macht es sich verflixt einfach. Vorteil ist, dass das Methan einfach ins Erdgasnetz gedrückt werden kann, das spart Speicher. Nachteil ist, dass man neben den Kompressionsverlusten durch CO2 als Ausgangsmaterial massiv Wirkungsgrad verliert.
Würde man nämlich Biomasse einer Partialoxidation unterziehen, so bekäme man einen nahezu 1:1 Mix aus CO und H2. Dieses mit zusätzlichem Wasserstoff versetzt ergibt das berühmte Synthesegas, aus dem angefangen von Methan über Methanol und LPG zum Superbenzin bis Diesel alle normalen Flüssigtreibstoffe produziert werden können. Bei dem Fischer-Tropsch Verfahren entsteht je Kohlenstoff im Treibstoff "nur" ein Molekül Wasser als Abfall statt deren zwei wie beim Biogas, entsprechend gewinnt man satt zweistellige Prozente beim Gesamtwirkungsgrad.
Zudem kann sich jeder Naturwissenschaftler im dritten Semester ausrechnen, was dieses Bio-Erdgas aus Hydrierungen angesichts der energetischen Verluste kosten wird. Alleine der Windstrom liegt bei 8 Cent/kWh, 80% Wirkungsgrad der Elektrolyse, dazu die Energieverluste des unnötig produzierten Wassers... Da brauchts nicht mal einen BWL Abschluss um diesem Verfahren das Testat "einfach umzusetzen, aber energetisch Unsinn" aufzudrücken.
18 Antworten
@Bert
Deine chemische Formel sagt mir auch nix.
Das merke ich, daher merkst du nicht was dir gerade technisch mit viel Schwung auf die Füße fällt.
Ich weiß nur, dass es vorgesehen ist, CO2 zu verwenden, das in Biogasanlagen eh als Abfall anfällt, um daraus dann -mit dem aus Wasser abgespaltenen H2- CH4 und gleich noch zweimal O2 herzustellen.
Nein, kein O2. Du stellst mit 2 x H2 daraus 2 x H2O her.
Welche Energien dafür erforderlich sind, weiß ich nicht. Welche Zwischenschritte etc. weiß ich auch nicht.
Also, kurzer Crash-Kurs Thermodynamik zweite Stunde für Funktionäre und um unsinnige Verschwörungstheorien des Typs Offenbar stört es, wenn die Erdgaswirtschaft mal wieder eine gute Idee hat zu vermeiden:
Die Reaktionsenthalpie (Delta H) erlaubt abzuschätzen, wie viel Wärme umgesetzt wird, dazu braucht es die Standard-Bildungsenthalpien, als H_f abgekürzt. Bitte schau in die Wikipedia für Grundlagen.
Du hast CO2, H2, CH4 und H2O beteiligt. Standardwerte aus der NIST Datenbank (Webbook.nist.gov/chemistry) sind
CO2: -393 kJ/mol
H2: Null wie alle Elemente
CH4: -75 kJ/mol
H2O: -241 kJ/mol als Gas, flüssig -285 kJ/mol.
Also steht auf der Produktseite: CH4 + 2 H2O und damit 2 x (-285) + (-75) = - 495 kJ/mol
Auf der Eduktseite: -393 kJ/mol + 4 x 0 = -393 kJ/mol
Die Differenz zwischen Produkt und Edukt ist also gerundet -100 kJ/mol und das ist Wärme, die bei dieser Reaktion von alleine frei wird und genutzt bzw. abgeführt werden muss. Diese ist zunächst verloren, damit kannst du die Büros und Hallen heizen.
Dazu kommt, dass flüssiges H20 in H2 + 1/2 O2 als Gas aufgespalten nach der gleichen Methode gerechnet die Bildungsenthalpie flüssigen Wassers und damit 285 kJ erfordert. Je Wasser in der Gleichung. Das ist die Energie, die du aus Windstrom aufwenden musst um Wasser zu spalten. Der maximale Wirkungsgrad dieser Spaltung liegt bei etwa 83% (Verhältnis aus Enthalpie und Gibbs-Enthalpie). Also brauchst du je Mol Wasserstoff 343 kJ Windstrom und deren brauchst du vier!
Betrachtest du deine Gleichung oben, dann steht auf der Eingangsseite 4 x H2 zu je 343 kJ/mol gewonnen und damit 1372 kJ/mol als Aufwand. Der Brennwert von Methan liegt bei 890 kJ/mol.
Also hat diese Umwandlung einen Wirkungsgrad von maximal 64%. Kompressionsverluste, um Methan ins Pipline-Netz einzuspeisen mal außen vor, das kann man zum guten Teil durch einen dampfbetriebenen Kompressor erledigen lassen und den Dampf aus den 100 kJ/mol Abwärme des Prozesses erzeugen lassen.
Mit dem Windstrom Wasserstoff für ne Raffinerie zu erzeugen damit diese dazu kein Erdgas bzw. Abfallfraktionen aus der Ölraffination nimmt wäre somit energetisch weitaus sinnvoller. Aber im Vergleich sackteuer. Damit ohne Subvention nicht tragbar.
Beim Fischer-Tropsch Prozess geht man statt von CO2 nur von CO aus, was nur ein Wassermolekül als "Abfall" bedeutet. Das verbessert den Wirkungsgrad des Gesamtprozesses deutlich.
Sehr eindrucksvolle Berechnungen. Danke. Nur, dass der Energieaufwand nicht mit dem übereinstimmt, der bei Wikipedia für den Sabatier-Prozess genannt wird.
Fischer-Tropsch ist nicht unbekannt. Was ist mit dem Sabatier-Prozess ? Insbesondere mit der erweiterten Fassung? (Warum man allerdings aus Wasser wieder Wasser macht, erschließt sich mir noch nicht so recht. )
Daneben ist in der Berichterstattung des Spiegels über das Audi-Projekt ausdrücklich von CO2 als einem der Ausgangsstoffe die Rede, u.a. auch mit Bezug auf die Anlieferung durch die Biogas-Anlage Werlte.
Und noch was:
Audi ist kein Unternehmen, das sich die Selbstruinierung zum Ziel gesetzt hätte. Darum gehe ich davon aus, dass sich die Aktion "rechnet". Sonst gibt es Prügel von den Aktionären.
Noch ein wenig Lesestoff:
Energielandschaft Morbach.
Aus dem Wasser wird über den Umweg wieder Wasser, weil du was mit dem O2 aus CO2 machen musst. Reiner Sauerstoff ist in Gegenwart von Wasserstoff und Methan nunmal nicht stabil, zudem braucht die Reaktion eine energetische Triebkraft und das ist das sehr energiearme Wasser.
Eigentlich steht da:
energiearmes CO2 plus energiereicher Wasserstoff wird zu energiereichem Methan plus sehr energiearmem Wasser. Plus in Summe nennenswert Wärme.
Was die Enthalpie angeht: ich hab nen Vorzeichenfehler gehabt, auf der Eduktseite stehen -285*2 -75 und das sind -645 kJ/mol, davon die -393 kJ der Eduktseite abgezogen ergeben -252 kJ/mol. Der Unterschied zu den 253 komma irgendwas der Wikipedia sind die summierten Nachkommastellen. Ich sollte sowas nicht nebenbei in der Pause rechnen...
Macht das Verfahren aber nicht besser, du hast "lediglich" mehr Abwärme für Dampf um die Kompressoren anzutreiben und Gebäude zu heizen.
In dem Spiegel Artikel steht auch:
Der Wirkungsgrad vom Ökostrom hin zum E-Gas beträgt übrigens knapp 60 Prozent. Ich hab maximal 64% vorgerechnet, also ausreichend dicht dran wenn man ein paar Prozent übliche Verluste zulässt. Zudem muss der Kompressor noch was bekommen, da geht adiabate Kompressionswärme verloren, die taugt bestenfalls für die Hausheizung.
60% ist verglichen mit Pumpspeicherkraftwerken wenig. Moderne Druckluftspeicherkraftwerke schaffen bis 80%. Bei höherem Windkraftanteil hättest du dann Pumpspeicher mit jenseits 90% als Spitzenlast, Druckluftspeicher als Mittellast-Ergänzung und von mir aus den Methan/Sabatier mit 60% als Notlösung. Welcher sich eigentlich verbietet, so lange man irgendwo noch Prozess-Wasserstoff aus Erdgas erzeugt. Grünes Feigenblatt quasi.
Fischer Tropsch ist als Verfahren klar komplizierter, denn "Sabatier" ist vergleichsweise einfach gestrickt. Bei Stärke als Ausgangsmaterial würdest du aus -(HCOH)n- im ersten Schritt CO + H2 machen, um dann mit weiterem H2 zu Synthesegas zu gehen und dieses wieder in Kohlenwasserstoffe umzuwandeln. In dem Fall wäre die vorhergehende Biogaserzeugung aber nicht mehr möglich. Vorteil ist, dass du bei Fischer Tropsch auch über Ethan und Propan Richtung Ethylen und Propylen gehen kannst, die sind heißbegehrte Kunststoff-Ausgangsmaterialien wenn Öl mal richtig knapp ist. LPG wäre in diesem Fall wieder ein Abfallproukt des Kettenaufbaus.
Heute unpopulär, aber thermodynamisch richtig effizient wäre eine enodtherme Dampfreformierungen an einem Hochtemperatur-Kernreaktor (Kugelhaufenreaktor) zu machen. Damit kann man z.B. (Bio)Erdgas nebst Wasser zu einem energiereicheren Synthesegas umsetzen unter vollständiger Nutzung der thermischen Primärenergie eines AKW. Eine Dampfturbine nebst Strom wäre nicht erforderlich.
Setzt allerdings Kugelhaufenreaktoren voraus, mit den Siedewasser- und Druckwasseranlagen geht das nicht. Aber erkläre mal einem Öko-Stalinisten wie Tritt-Ihn, dass man Biogas bzw. Biomasse mit Kernkraftwärme zu synthetischen Kohlenwasserstoffen und Feinchemie-Produkten aufwerten kann. Wenn man das nicht macht geht nur jedes zweite "Bio"-Kohlenstoffmolekül in das Produkt, der Rest ist Verlust. Wenn wir irgendwann auch kein fossiles Erdgas mehr nutzen wollen, dann wird sowas eine Option werden müssen. Und dann ist man ganz schnell wieder bei Thorium, da es verbreiteter ist wie Uran und zudem weniger Actinoide als Abfall aufbaut.
Wenn ich raten muss: Zukünftig wird ein Teil der Biomasse Richtung Alkohol vergoren werden, der nicht vergärbare Teil wird als Trockenmasse über Fischer Tropsch Derivate zu höheren Kohlenwasserstoffen gehen. Treibstoffe eher weniger, denn andere Kunden wie die Kunststoffindustrie und Feinchemie werden besser zahlen.
Aber langsam wird es philosophisch, wird Zeit fürs Feierabendbier.
Bin auf die Ergebnisse aus der Energielandschaft Morbach gespannt.
Zitat:
Original geschrieben von GaryK
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Aber langsam wird es philosophisch, wird Zeit fürs Feierabendbier.
D 'accord! Aber vorher noch ein Bütterken essen.