Grønt hydrogen: fremtidens teknologi for bærekraftig energiproduksjon!

Grønt hydrogen: fremtidens teknologi for bærekraftig energiproduksjon!

I et innovativt skritt for å fremme bærekraftige energikilder, har ESC Lab ved Brandenburgs tekniske universitet Cottbus-Senftenberg gjort banebrytende fremskritt innen metansyntese. Reaktorene omdanner grønt hydrogen og karbondioksid (CO₂) fra industrielle prosesser til syntetisk metan, en karbonnøytral energikilde med høy brennverdi. Denne teknologien kan gi et betydelig bidrag til å redusere klimagassutslipp.

Metansyntesereaktorene fungerer ved temperaturer på 300 til 350 °C og et trykkområde på 1 til 10 bar. Ni/Al203-katalysatorer brukes. For å optimalisere reaktorene ytterligere, brukes endimensjonale simuleringsmodeller, hvis lange regnetider gir verdifull innsikt i prosessen. ESC Lab utvikler en metamodell som forutsier påvirkningen av trykk og fortynning på metansyntese. Denne modellen er ment å integreres i Power-to-X-applikasjoner og digitale tvillinger, noe som kan øke effektiviteten til prosessene betydelig.

Utvikling av en metamodell

For å trene metamodellen genereres datasett fra 5000 simuleringer av reaktormodellen. De varierende parameterne inkluderer gassinnløpssammensetning, temperatur, trykk, strømningshastighet, reaktorlengde og reaksjonsforløp. For å utvikle prediksjonsmodellene bruker forskerne et 6. ordens polynom, et feedforward nevralt nettverk og Gaussiske prosesser. Målet er klart: å lage en rask, datadrevet prediksjonsmodell for å optimalisere Power-to-X-prosesser og digitale tvillinger.

Over 220 000 simuleringspunkter ble opprettet for et robust treningsdatasett, som muliggjør nøyaktig modellering. Det nevrale nettverket gir de beste forutsigelsene for reaktortemperaturen over reaktorlengden. Den viser også gode resultater i å kartlegge effekten av trykk og fortynning på metaninnhold. Gaussiske prosesser viser seg å være spesielt effektive for å forutsi hydrogen. Forskere som Tim Franken, Monang Vadivala, Saurabh Sharma, Tobias Gloesslein og Fabian Mauß er avgjørende involvert i dette forskningsprosjektet.

Integrasjon i Power-to-X-teknologier

Anvendelsen av de utviklede teknologiene innen energilagring og -konvertering blir stadig viktigere. Overskuddsenergi fra vindkraft og solcelleanlegg omdannes til verdifulle energikilder som en del av sektorkobling. Et forskerteam som jobber i Power-to-Methanol-prosjektet ledet av Frankfurt-baserte Dechema, undersøker omdannelsen av hydrogen og CO₂ til metanol ved hjelp av biogassanlegg. Denne metoden kan forbedre fleksibiliteten i elektrisitetssektoren betydelig.

Prosjektet har utviklet to konsepter for anlegg for å produsere grønn metanol fra grønn strøm. Det ble tatt hensyn til teknisk utvikling og planlegging for reelle anleggsplasseringer. Utfordringene ligger særlig i de stedsspesifikke forholdene, og levering av grønn strøm eller hydrogen er sentralt. Syntesen av grønn metanol med grønn CO₂, som produseres ved produksjon av bioetanol, er spesielt lovende.

I en positiv oppsummering anbefaler prosjektgruppen og partnerne å videreutvikle regelverket for produksjon av grønn metanol fra grønn strøm og grønn CO₂. En kombinasjon av grunnleggende forskning, praktisk anleggsteknikk og økonomisk analyse har vist seg å være avgjørende for å fremme implementeringen av disse innovative teknologiene.

Resultatene av denne forskningen ble nylig presentert på den andre generalforsamlingen i COST Action CYPHER i Krakow i mai 2025, som ga muligheten til å fremheve de siste fremskrittene innen metansyntese og relaterte teknologier. Den sentrale, ambisiøse visjonen er klar: transformasjonen av energisektoren gjennom innovative Power-to-X-teknologier for en bærekraftig fremtid. Ytterligere informasjon finner du på nettsiden Brandenburg tekniske universitet, den PTX Alliance og det Power-to-metanol-prosjekt.