Erste Anlage Norddeutschlands zur CO2-Reduzierung aus der Umgebungsluft nimmt Betrieb auf
Im Zuge der Energiewende ist es notwendig Energie über Power-to-Gas und Power-to-Liquid Prozesse zu speichern und die Sektoren Industrie, Mobilität und Wärme zu dekarbonisieren. Dadurch ist es möglich kurzfristige Schwankungen der Stromerzeugung auszugleichen und hohe Überschüsse erzeugten Stroms zu speichern und in windstillen und sonnenarmen Zeiten wieder in Strom umzuwandeln.
Beispielsweise kann so Methan oder Methanol – bei deren Verbrennung CO2 entsteht -überhaupt in ein regeneratives Energiekonzept integriert werden, und dadurch CO2 -neutral genutzt werden. (Das bietet z. B. zukünftig in der Schifffahrt enormes Potential zur Emissionsreduzierung). Außerdem können mit den erneuerbaren, synthetischen Energieträgern schwer elektrifizierbare Sektoren dekarbonisiert werden, um die Klimaziele noch zu erreichen. Zudem ist es mittelfristig notwendig unvermeidbare CO2 Emissionen, wie aus der Landwirtschaft, durch CO2 negative Prozesse auszugleichen, um eine CO2 Neutralität herzustellen. Die Reduzierung von CO2 in der Umgebungsluft mit Direct Air Capture Anlagen ist dabei eine wichtige Option, die an der HAW Hamburg im Zuge des Forschungsverbundprojekts X-Energy im Teilprojekt ClosedCarbonLoop (CCL) untersucht wird.
Katharina Fegebank, Senatorin für Wissenschaft, Forschung, Gleichstellung und Bezirke: „Der Klimawandel ist die Herausforderung unserer Zeit. Das hat uns der vergangene Woche veröffentlichte IPCC-Report des Weltklimarats noch einmal deutlich vor Augen geführt. Um die Erderwärmung zu verlangsamen ist die Reduzierung von CO2-Emissionen in der Umgebungsluft entscheidend. Lösungsansätze wie der des Closed Carbon Loops können mithilfe Norddeutschlands erste Direct Air Capture Anlage die Energiewende entscheidend voranbringen. Das Competence Center für erneuerbare Energien der HAW entwickelt sich zu einem großen Player in der Erforschung neuer regenerativer Energien und das zeigt einmal mehr, dass der Wissenstransfer zwischen Wissenschaft, Wirtschaft, Politik und Gesellschaft entscheidend für Innovation ist, aber auch entscheidend für unsere Zukunft.“
Jens Kerstan, Senator für Umwelt, Klima, Energie und Agrarwirtschaft: „Wir müssen Hamburg smart, klimafreundlich und widerstandsfähig gegenüber den Folgen des Klimawandels aufstellen. Damit unsere Stadt zukunftsfähig bleibt. Ein wichtiger Baustein stellt das effiziente Zusammenspiel von Forschung und Politik dar. Neue Energiewende-Technologien müssen erprobt und bewertet werden, was hier an der HAW Hamburg – unter anderem mit diesem Projekt – eindrucksvoll unter Beweis gestellt wird. Ich hoffe sehr, dass sich diese Technologie in naher Zukunft auch im großen Maßstab einsetzen lässt – das wäre ein kaum zu unterschätzender Beitrag aus Hamburg für die weltweiten Bemühungen um mehr Klimaschutz.“
Prof. Dr. Micha Teuscher, Präsident der Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg (HAW Hamburg): „Als fakultätsübergreifende wissenschaftliche Einrichtung der HAW Hamburg ist das CC4E eine der bedeutendsten wissenschaftlichen Einrichtungen für die Energiewende in Norddeutschland. Mit der heutigen Eröffnung der ersten Direct Air Capture-Anlage in Norddeutschland bestätigt sich einmal mehr die Vorreiterrolle der HAW Hamburg in Sachen Erneuerbare Energien und Klimaneutralität. Die Suche nach wirksamen und nachhaltigen Lösungen für eine erfolgreiche Energiewende bleibt unverzichtbar. Das hat nicht zuletzt der vor wenigen Tagen vorgelegte aktuelle Bericht des Weltklimarats unterstrichen.“
Prof. Dr. Hans Schäfers, stv. Leiter CC4E und Competence Center Erneuerbare Energien und Energieeffizienz der HAW Hamburg: „Um bis zum Jahr 2045 Klimaneutralität zu erreichen, ist die Kombination unterschiedlichster Technologien im Bereich von geschlossenen Kohlenstoffkreisläufen und negativer CO2-Emissionen notwendig. Mit der Forschung an direkter Kohlenstoffabscheidung für zukünftig negative Emissionen und mit der Demonstration stark vernetzter Sektorkopplungs- und Power-to-Gas Technologien werden wir am CC4E durch die neue Direct Air Capture-Anlage zukünftig einen weiteren wichtigen Baustein für eine erfolgreiche Energiewende erproben.“
Hintergrund
X-Energy-Teilprojekt ClosedCarbonLoop (CCL)
Für eine erfolgreiche und klimaneutrale Energiewende ist das Zusammenspiel Erzeugung, Verbrauch und Dekarbonisierung entscheidend. Die neue Direct Air Capture-Anlage des X-Energy-Teilprojektes ClosedCarbonLoop ist dabei ein wichtiger Baustein, um zukünftig CO2-Quellen für die Dekarbonisierung zu nutzen und über Power-to-X-Prozesse zu speichern. Zudem ist es mittelfristig notwendig CO2-Emissionen wie beispielsweise aus der Landwirtschaft durch CO2-negative Prozesse auszugleichen, um eine CO2-Neutralität herzustellen.
Das Projekt ClosedCarbonLoop wird im Rahmen der Projektpartnerschaft X-Energy vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. In dem Projekt wird zusammen mit dem Kooperationspartner Climeworks ein Direct Air Capture-Verfahren zur CO2-Adsorption aufgebaut und in einen bestehenden Power-to-Gas Prozess am CC4E Technologiezentrum Energie-Campus integriert.
Mit einem großen Ventilator wird dabei Umgebungsluft durch ein hochselektives Adsorptionsmaterial im Inneren des Kollektors geleitet. An der Oberfläche dieses Materials werden durch Chemisorption CO2-Moleküle angelagert. Sobald das Adsorptionsmaterial gesättigt ist und kein weiteres CO2 mehr aufgenommen werden kann, schließt der Kollektor und die Desorptionsphase beginnt.
Hierfür wird der Kollektor auf eine Temperatur von etwa 100 Grad Celsius aufgeheizt und ein Unterdruck aufgebaut. In diesem Zustand löst sich das Kohlenstoffdioxid wieder von der Sorptionsoberfläche und kann in hoher Reinheit abgepumpt und in einem Tank gespeichert werden. Das besondere im ColsedCarbonLoop-Projekt ist die intelligente Vernetzung der Direct Air Capture Anlage mit dem bereits am Technologiezentrum bestehenden Anlagenverbund aus Photovoltaik, Elektrolyseur, Methanisierung, Gasspeicherung und Heizkraftwerk. Das gewonnene Kohlendioxid wird dabei zusammen mit Wasserstoff aus der Elektrolyse in einen Bioreaktor geleitet.
Darin wandeln spezielle anaerobe Einzeller, sogenannte Archaeen, die beiden Gase in Methan um. Das Methan kann dann später als Brennstoff verwendet werden und zum Beispiel in einem Heizkraftwerk Strom und Wärme erzeugen, wenn die Stromproduktion aus Windkraft und Photovoltaik zu niedrig ist. Bei der Verbrennung des erzeugten Methans wird dann nur genauso viel CO2 wieder freigesetzt, wie zuvor der Atmosphäre durch die Direct Air Capture Anlage entnommen wurde. Der Prozess ist damit CO2 neutral und der Kohlenstoffkreislauf bei der Methanverbrennung geschlossen.
CC4E und Energiecampus Bergedorf
Das Competence Center für Erneuerbare Energien und EnergieEffizienz (CC4E) ist eine fakultätsübergreifende wissenschaftliche Einrichtung der HAW Hamburg, die sich in interdisziplinärer Weise den gegenwärtigen und zukünftigen Herausforderungen der Energiewende annimmt. Damit leistet das CC4E einen nachhaltigen Beitrag zu wirksamem Klima- und Umweltschutz.
Eine wichtige Aufgabe ist der intensive Austausch mit der Gesellschaft über die zukünftigen Veränderungen im Rahmen der Energieversorgung von morgen und damit durch die Inhalte und Ergebnisse unserer Projekte für die Energiewende zu begeistern. Die Infrastruktur und das Know-how, das im Rahmen unserer Forschungsprojekte aufgebaut wird, führen auch zu einer anwendungsbezogenen Vermittlung von relevantem Wissen zu technologischen, energiepolitischen und wirtschaftlichen Fragestellungen in der Lehre der HAW Hamburg.
Die Kernkompetenzen liegen in den Bereichen Windenergie, Speicher, Systemintegration, Sektorenkopplung, Umwelt und Akzeptanz sowie dem hierfür relevanten Innovationsmanagement.
Weitere Infos: www.cc4e.de
Pressemitteilung der Behörde für Wissenschaft, Forschung, Gleichstellung und Bezirke / Behörde für Umwelt, Klima, Energie und Agrarwirtschaft (BUKEA) /Hochschule für Angewandte Wissenschaften (HAW) Hamburg, Competence Center für Erneuerbare Energien und EnergieEffizienz, CC4E | Technologiezentrum Energie-Campus