Duitse startup over omgekeerde electrolyse als sleuteltechnologie voor Energiewende
De Duitse startup Sunfire heeft een systeem ontwikkeld dat wind- en zonnestroom met omkeerbare electrolyse omzet in synthetisch gas wat geschikt is voor de productie van brandstoffen als benzine, diesel en kerosine. Sunfire-directeur Nils Aldag noemt ‘power-to-liquids' een sleuteltechnologie voor de Energiewende. De installatie van het bedrijf in Dresden heeft door het gebruik van restwarmte een rendement van 70%, het dubbele van bij power-to-gas. Doordat omkeerbare brandstofcellen het gas ook weer snel in stroom kunnen omzetten, biedt het systeem ook buffercapaciteit.
"In feite ontwikkelen we tweerichtingsverkeer-brandstofcellen op basis van omkeerbare elektrolyse", vat Sunfire-directeur Aldag het proces samen waar zijn bedrijf jarenlang onderzoek naar deed. Minister Johanna Wanka van Onderwijs en Wetenschappen mocht onlangs als eerste haar auto aan de power-to-liquids installatie voltanken met de milieuvriendelijke zwavelvrije brandstof.
‘Stack'
Sunfire gebruikt voor de elektrolyse een hoogtemperatuur elektrolyse brandstofcel (reversible solid oxide electrolyzer cell, SOEC). Voornaamste onderdeel van de installatie is de zogenoemde ‘stack', een stapel van deze brandstofcellen die bij 900° Celcius bepaalde chemische moleculen doorlaten om uit gas stroom en warmte op te wekken of uit waterdamp waterstof te halen.
““Voor lange afstanden blijven auto’s voorlopig aangewezen op benzine en diesel. Die brandstoffen kunnen dan maar beter milieuvriendelijk zijn””
"Het grote verschil met power-to-pas is de druk en hitte bij het samenvoegen van waterstof en kooldioxide", legt Aldag uit. "Bij power-to-gas wordt de temperatuur door waterkoeling lager gehouden (500°) en ontstaat na het splitsen van waterstof en zuurstof methaan, door toevoegen van CO2."
Vervolgstap
Volgens Aldag is het power-to-liquids proces de enige methode voor het splitsen van waterstof en zuurstof, met behulp van vloeibaar water in plaats van waterdamp. Aansluitend reageert de waterstof met CO2 tot een synthesegas, wat in een vervolgstap in koolwaterstof wordt omgezet. Uit deze vloeibare grondstof worden uiteindelijk uitgangsstoffen voor de chemische industrie gewonnen of via raffinage diesel, benzine of kerosine.
Sunfire claimt dat het met power-to-liquids verkregen gas hoogwaardiger is dan het methaan dat power-to-gas oplevert. "Methaan heeft een lage prijs", licht Aldag toe. "Dus methanisering loont alleen, wanneer de gebruikte duurzame stroom heel goedkoop of zelfs gratis is. Maar dat is een probleem, omdat de interesse van investeerders in zonne- en windinstallaties daardoor daalt. Bij de opwekking van brandstoffen via Power-to-Liquids ontstaat daartegen een product met een wezenlijk hogere prijs. Op die manier kan ook een faire prijs voor de gebruikte duurzame stroom worden betaald."
Milieu-eisen
Over het hoge rendement van een power-to-liquids installatie zegt Aldag: "Omdat bij onze methode de opgewekte warmte voor een groot deel weer als waterdamp wordt gebruikt, daalt de behoefte aan stroom en stijgt daarmee het rendement van het proces tot wel 70. De installatie levert nu 160 liter vloeibare brandstof per dag. Grootste afnemer is autofabrikant Audi. Maar Aldag verwacht dat onder druk van strengere milieu-eisen er op middellange termijn vanuit de sector van het wegverkeer op grote schaal vraag zal ontstaan naar zijn eindproducten. Zeker omdat de actieradius van elektrische auto's volgens hem voorlopig beperkt blijft: "De komende tien jaar zijn die vooral geschikt voor stedelijk verkeer. Voor langere afstanden zijn we voorlopig nog op benzine en diesel aangewezen en de luchtvaart op kerosine. Die brandstoffen kunnen dan maar beter milieuvriendelijk zijn."