In Zukunft soll Deutschlands Energie aus erneuerbaren Quellen stammen. Weil aber der Wind nicht immer weht und die Sonne nicht immer scheint, brauchen wir Speichermöglichkeiten. Das Kopernikus-Projekt P2X erforscht, wie erneuerbare Energie in Gase, Kraftstoffe und Chemikalien umgewandelt werden kann. Diese Stoffe können beispielsweise im Verkehr, in der Industrie oder zum Beheizen von Gebäuden eingesetzt werden. Dadurch schafft P2X eine klimafreundliche Energieversorgung gerade für die Bereiche, die das Klima derzeit noch am stärksten belasten.

Power-to-X: Strom rein, stoffliche Lösungen raus

Den Prozess der Umwandlung von Strom in andere Stoffe nennen Wissenschaftler Power-to-X, kurz: P2X. Übersetzt also: Strom zu X.

• Bei Power-to-Gas (Strom zu Gas) entstehen gasförmige Stoffe wie Wasserstoff oder Methan.
• Power-to-Chemicals (Strom zu Chemie) produziert Chemikalien, die industriell weiterverarbeitet werden.
• Das Ergebnis von Power-to-Fuel (Strom zu Sprit) ist klimafreundlicher Kraftstoff.

Grüner Wasserstoff spielt in sämtlichen Power-to-X-Prozessen von P2X eine entscheidende Rolle. So untersucht P2X Wasserstoff sowohl in seiner Herstellung als auch seinem Transport und seiner Nutzung.

Grüner Wasserstoff entsteht, indem Wissenschaftler durch Elektrolyse Wasser unter Strom setzen. Wird während der Elektrolyse zusätzlich noch CO₂ hinzugefügt (Ko-Elektrolyse), entsteht Synthesegas – ein Gemisch aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid (CO). P2X konzentriert sich in seinen Forschungen einerseits auf Grünen Wasserstoff und andererseits auf Synthesegas aus Grünem Wasserstoff und CO.

Wasserstoff: Woran P2X forscht

• Die im P2X-Projekt untersuchten Wasserstoff-Elektrolyseure benötigen derzeit große Mengen des seltenen und teuren Metalls Iridium. Die P2X-Wissenschaftler suchen deshalb nach Möglichkeiten, bei der Elektrolyse so wenig Iridium wie möglich zu verwenden – ohne, dass das Verfahren dadurch an Effizienz verliert.
• Ist der Wasserstoff erst produziert, gibt es etliche Verwendungen für ihn. Die Forscher von P2X untersuchen beispielsweise, wie Wasserstoff zusammen mit CO₂ zu Polymerbausteinen umgewandelt werden kann, die die Chemieindustrie dringend benötigt.
• Eine weitere Verwendungsmöglichkeit für Grünen Wasserstoff ist die Nutzung als Kraftstoff für Autos, Busse und LKWs. So entwickelt das P2X-Team auch Konzepte für den optimalen Betrieb von Wasserstoff-Tankstellen.
• Weil Wasserstoff bei hoher Temperatur verbrennt, untersuchen die Partner von P2X zudem, wie man Öfen der Industrie günstig mit Wasserstoff beheizen könnte. Konkret testen sie das in einem Unternehmen, das Glas herstellt.
• Eines der Probleme, das es dafür zu überwinden gilt: Wasserstoff wird nur unter hohem Druck flüssig und lässt sich dann erst gut transportieren. Das ist kompliziert und teuer. Deswegen forscht das P2X-Team daran, den Wasserstoff zwischenzeitlich an Flüssigkeiten zu binden und so leichter transportieren zu können.

Synthesegas: Rohstoff für Kraftstoff und Kosmetik

Bei Synthesegas forscht P2X vor allem an Möglichkeiten, das Gas-Gemisch effizienter herzustellen als bisher. Denn Synthesegas könnte eine Schlüsselrolle in der Verkehrswende spielen. So ist bisher nicht abzusehen, dass alle LKWs, Schiffe und Flugzeuge ausschließlich elektrisch betrieben werden können. Aus Synthesegas lassen sich Kraftstoffe allerdings synthetisch herstellen. Kraftstoffe also, die die Umwelt deutlich weniger belasten als heutige. Denn das CO₂, das sie beim Verbrennen ausstoßen, wurde bei der Produktion zuvor bereits aus der Luft gezogen.

Bis 2022 will P2X eine Anlage bauen, die jeden Tag 200 Liter synthetischen Kraftstoff herstellen kann. Er könnte in Zukunft Diesel, Benzin sowie Flugzeug-Kerosin ersetzen.

Außerdem erforscht P2X, wie mithilfe von Mikroorganismen in großem Maßstab CO₂ in Chemikalien umgewandelt werden kann, die beispielsweise die Kosmetik-Industrie verwendet, um Cremes und andere Pflegeprodukte herzustellen.