VKM_I_Kap.5

Mit der verstärkten Erschließung erneuerbarer Energiequellen, ihrer fortschreitenden Integration in das Stromnetz sowie deren wachsendem Anteil am angebotenen Strommix gewinnen Möglichkeiten zum Ausgleich der intermittierenden Leistungsangebote von Windkraft und Photovoltaik an Bedeutung. Zur Kompensation ihrer witterungs- und saisonal bedingten Schwankungen sind neben Maßnahmen des Erzeugungs- und Lastmanagements sowie des Netzausbaus vor allem neue Möglichkeiten zur Mittel- und Langzeitspeicherung von größeren Energiemengen erforderlich. Zunächst wird aus regenerativ gewonnenem Strom (vorzugsweise überschüssigem Strom) durch Elektrolyse Wasserstoff erzeugt. Im anschließenden zweiten Teilprozess, der Methanisierung, kann der Wasserstoff durch chemische Reaktion mit Kohlendioxid (CO₂) bei 250 bis 500 °C und Drücken bis zu 2,5 MPa in Methan (CH4) umgewandelt werden. Bei dieser katalytischen Hydrierung wird außer Wasser als Nebenprodukt auch Prozesswärme frei, die abgeführt werden muss und einen Teil der durch die Elektrolyse „gespeicherten" erneuerbaren Energie darstellt. Deshalb verbessert ihre Nutzung die energetische Gesamtbilanz des Verfahrens. Die erreichbaren Wirkungsgrade variieren je nach betrachteter Methode und angestrebtem Enddruck zwischen 64 und 77 % für Wasserstoff bzw. 49 und 77 % für Methan, wobei weitere wissenschaftliche und technologische Entwicklungsarbeit, besonders auf dem Gebiet der Elektrolysetechnologien, hier noch Reserven erschließen kann. Dezentral erzeugter regenerativer Strom wird auf diese Weise sowohl in Form von Wasserstoff als auch von Methan in einen CO2-neutralen Energieträger hoher Energiedichte umgewandelt. Mit Hilfe dieses Konzepts kann das Erdgasnetz als Energieverteiler genutzt werden. Überschüssiger Strom aus regenerativen Energien kann auf diese Art auch für Haushalte und Fahrzeuge bereitgestellt werden und im konventionellen Verbrennungsmotor in Bewegungsenergie umgewandelt werden. Über einen weiteren Teilprozess könnte dem regenerativ erzeugten Methan Biogas mit Hilfe einer Aufbereitungsanlage hinzugefügt werden, so dass in einer Anlage mehrere alternative Energien zu einer universell einsetzbaren Energieform zusammengeführt werden können.

Unter dem Begriff „Dieselpest" ist ein Phänomen bekannt, bei dem sich Bakterien im Kraftstoff vermehren und ernähren können. Dadurch verschlammt der Kraftstoff, was zu Verstopfungen im kompletten Kraftstoffsystem führen kann. Ideale Lebensbedingungen finden die Bakterien im durch Kondenswasser kontaminierten Dieselkraftstoff. Zahlreiche Mikroorganismen können mit Dieselkraftstoff als Nahrung überleben. Sie sind in der Lage den Kraftstoff biologisch zu oxidieren, benötigen jedoch das Wasser um Keime bilden zu können. Solch eine Bakterienbildung ist in Abbildung 5-37 dargestellt.

Besonders effizient läuft dieser Vorgang im Bereich zwischen 30-40 °C ab. Aus diesem Grund ist diese Problematik besonders im Sommer vorhanden. Neben der Verschleimung ist die „mikrobakterielle Korrosion" ein weiteres Problem. Sie entsteht durch die Stoffwechselprodukte. Es handelt sich hierbei um aggressiven Schwefelwasserstoff, der Aluminiumteile des Verbrennungsmotors bzw. der Einspritzanlage angreift. Die Entstehung und Gegenmaßnahmen der Problematik sind in Abbildung 5-38 dargestellt.

Dieselkraftstoff, der von Bakterien befallen ist, verfärbt sich trübe und entspricht nicht mehr den Anforderungen der Norm. Aus diesem Grund werden an Tankstellen Biozide als Gegenmaßnahme eingesetzt. Für besondere Anwendungen wie z.B. die Schifffahrt, bei der eine Kontamination des Dieselkraftstoffs durch Wasser wahrscheinlicher ist, werden im Handel übliche Additive eingesetzt. Von NFV – einer Tochterfirma von Mahle – gibt es Konzepte, bei der mit Hilfe von Zyklonabscheidern oder speziellen Filtersystemen zur Phasentrennung das Wasser vom Treibstoff getrennt wird. In Abbildung 5-39 ist die Verfärbung durch Mikroorganismen am Boden des Kraftstofftanks erkennbar.

Vor allem bei relativ unreinem Kraftstoff wie RME beschleunigt sich der Vorgang der Bakterienbildung.

Auch in der Luftfahrt bei Kerosin besteht das beschriebene Problem der Mikrobenbildung. Dort können sogar weit kritischere Probleme auftreten. So kann z.B. die Tankanzeige verfälscht werden, was eine Gefährdung der funktionalen Sicherheit zur Folge hat.

Bei Biomass-To-Liquid (BtL)-Kraftstoffen tritt vor allem bei höheren Wassergehalten (z.B. in Rinde oder Holzhackgut) bei der Lagerung des Rohmaterials ebenfalls das Problem der Mikrobenbildung auf. Bei dem daraus resultierenden Abbauprozess kann es im schlechtesten Fall zu einer Gesundheitsgefährdung des betreuenden Personals führen bzw. zur Selbstentzündung des Materials durch die bei der Zersetzung entstehende Wärme kommen.