Grøn brint: fremtidens teknologi til bæredygtig energiproduktion!

Grøn brint: fremtidens teknologi til bæredygtig energiproduktion!

I et innovativt skridt til at fremme bæredygtige energikilder har ESC Lab ved Brandenburgs tekniske universitet Cottbus-Senftenberg gjort banebrydende fremskridt inden for metansyntese. Reaktorerne omdanner grøn brint og kuldioxid (CO₂) fra industrielle processer til syntetisk metan, en kulstofneutral energikilde med en høj brændværdi. Denne teknologi kan yde et væsentligt bidrag til at reducere udledningen af ​​drivhusgasser.

Metansyntesereaktorerne arbejder ved temperaturer på 300 til 350°C og et trykområde på 1 til 10bar. Der anvendes Ni/Al203-katalysatorer. For yderligere at optimere reaktorerne anvendes endimensionelle simuleringsmodeller, hvis lange regnetider giver værdifuld indsigt i processen. ESC Lab er ved at udvikle en metamodel, der forudsiger indflydelsen af ​​tryk og fortynding på metansyntese. Denne model er beregnet til at blive integreret i Power-to-X-applikationer og digitale tvillinger, hvilket kan øge effektiviteten af ​​processerne betydeligt.

Udvikling af en metamodel

For at træne metamodellen genereres datasæt ud fra 5.000 simuleringer af reaktormodellen. De varierende parametre omfatter gasindløbssammensætning, temperatur, tryk, strømningshastighed, reaktorlængde og reaktionsforløb. For at udvikle forudsigelsesmodellerne bruger forskerne et 6. ordens polynomium, et feedforward neuralt netværk og Gaussiske processer. Målet er klart: at skabe en hurtig, datadrevet forudsigelsesmodel for at optimere Power-to-X processer og digitale tvillinger.

Over 220.000 simuleringspunkter blev skabt til et robust træningsdatasæt, der muliggør nøjagtig modellering. Det neurale netværk giver de bedste forudsigelser for reaktortemperaturen over reaktorlængden. Den viser også gode resultater med at kortlægge effekten af ​​tryk og fortynding på metanindholdet. Gaussiske processer viser sig at være særligt effektive til at forudsige brint. Forskere som Tim Franken, Monang Vadivala, Saurabh Sharma, Tobias Gloesslein og Fabian Mauß er afgørende involveret i dette forskningsprojekt.

Integration i Power-to-X-teknologier

Anvendelsen af ​​de udviklede teknologier til energilagring og -konvertering bliver stadig vigtigere. Overskudsenergi fra vindkraft og solcelleanlæg omdannes til værdifulde energikilder som en del af sektorkoblingen. Et forskerhold, der arbejder i Power-to-Methanol-projektet ledet af Frankfurt-baserede Dechema, undersøger omdannelsen af ​​brint og CO₂ til methanol ved hjælp af biogasanlæg. Denne metode kan forbedre fleksibiliteten i elsektoren markant.

Projektet har udviklet to koncepter for anlæg til at producere grøn methanol ud fra grøn el. Der blev taget hensyn til den tekniske udvikling og planlægning af reelle anlægsplaceringer. Udfordringerne ligger især i de stedsspecifikke forhold, og levering af grøn el eller brint er af central betydning. Syntesen af ​​grøn methanol med grøn CO₂, som produceres i produktionen af ​​bioethanol, er særligt lovende.

I en positiv opsummering anbefaler projektteamet og partnerne at videreudvikle de regulatoriske rammer for produktion af grøn methanol fra grøn el og grøn CO₂. En kombination af grundforskning, praktisk anlægsteknik og økonomisk analyse har vist sig at være afgørende for at fremme implementeringen af ​​disse innovative teknologier.

Resultaterne af denne forskning blev for nylig præsenteret på den 2. generalforsamling i COST Action CYPHER i Krakow i maj 2025, som gav mulighed for at fremhæve de seneste fremskridt inden for metansyntese og relaterede teknologier. Den centrale, ambitiøse vision er klar: transformationen af ​​energisektoren gennem innovative Power-to-X-teknologier for en bæredygtig fremtid. Yderligere information kan findes på hjemmesiden Brandenburgs tekniske universitet, den PTX Alliance og det Power-to-methanol projekt.