Eine dringende Frage, die sich im Zuge des Energiewandels stellt: Wie lässt sich regenerativer Strom da speichern, wo er entsteht, sofern er nicht im Netz weitergeleitet werden kann? Sprich: Wie lässt sich der zeitliche Verbrauch mit der örtlichen Entstehung synchronisieren?
Hier greifen P2X-Technologien: Dabei wird der regenerativ erzeugte Strom für die Wasserstoffelektrolyse genutzt, der dabei entstehende Wasserstoff gespeichert und wiederum in Chemikalien, Kraftstoffe oder Gas umgewandelt. Man spricht dabei von Power-to-Gas, Power-to-Fuel und Power-to-Chemicals. Ein Beispiel aus dem Bereich Power-to-Gas ist das Projekt ICOCAD des Fraunhofer IMM: Über eine innovative Reaktortechnologie wird CO2, das von Biogasanlagen und integrierten Bioraffinerien abgetrennt wird, unter Zugabe von Wasserstoff aus der Wasserelektrolyse in Methan umgewandelt. Die Forscherinnen und Forscher entwickeln Anlagenkonzepte, führen Tests im Pilotmaßstab durch und bauen einen Reaktor in eine bereits vorhandene Anlagenumgebung ein. Zudem entwickeln die Wissenschaftler langlebige, vergiftungs- und koksresistente Katalysatoren für diesen Prozess. Der modulare Aufbau des Reaktors ermöglicht es, diesen leicht an die individuelle Größe und den Bedarf der Kohlendioxid- und Wasserstoffquellen anzupassen.
Ein Beispiel aus den Bereichen Power-to-Fuel und Power-to-Chemicals ist das Projekt NAMOSYN unter Beteiligung des Fraunhofer ISE: Der Fokus des Projekts liegt auf nachhaltig erzeugten Kraftstoffen für Anwendungen, die sich nur schwer elektrifizieren lassen wie z.B. Schiffe und Lkws. Hierzu werden nachhaltige Syntheseverfahren für Kraftstoffe für Diesel- und Ottomotoren entwickelt und diese außerdem motorisch getestet. Über den Power-to-Liquid (PtL)-Pfad kann ein Kraftstoff mit sehr geringem CO2-Fußabdruck hergestellt werden, wenn der Wasserstoff aus der Wasserelektrolyse aus überwiegend erneuerbaren Energien hergestellt und dieser mit CO2 beispielsweise zu Oxymethylenethern (OME3-5) umgesetzt wird.
In der Plattform eSource®, welche aus dem Fraunhofer-Leitprojekt »Strom als Rohstoff« hervorgegangen ist, haben sich zehn Fraunhofer-Institute zusammengeschlossen. Gemeinsam entwickeln und optimieren sie Verfahren, mit denen grüner Strom genutzt werden kann, um wichtige Basischemikalien zu synthetisieren. Einer der entwickelten Demonstratoren adressiert die elektrochemische Herstellung von Wasserstoffperoxid (H2O2) aus Sauerstoff und Wasserstoff. Wasserstoffperoxid wird als Oxidationsmittel in der Chemieindustrie benötigt. Diese direkte Synthese aus molekularem Sauerstoff und Wasserstoff wäre eine kostengünstige, sichere und saubere Alternative zur derzeitigen Herstellung, die mit hohen sicherheitstechnischen Anforderungen einhergeht. Wie es um die Energieeffizienz in der Verfahrenstechnik steht und wie sich verschiedene Effizienzwerte miteinander vergleichen lassen, untersucht das Fraunhofer IFF mit Förderung durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) im Projekt greoKEMS.