Liebe/-r Experte/-in,
mich beschäftigt seit langem die Frage, ob es auf effiziente und industriell verwertbare Weise möglich ist, Kohlendioxyd in Kohlenstoff und Sauerstoff oder aber Kohlensäure in Kohlenwasserstoff und Sauerstoff zu zerlegen.
Ist es vorstellbar, dass man so gewonnenen Kohlenwasserstoff als Speicher- und Transportmedium für überschüssige Energie aus Solar- und Windkraftanlagen nutzen könnte?
Ob und wie das mit dem Zerlegen funtioniert, weiß ich nicht, denn ich bin kein Chemiker. Nur so viel: Beim Zerlegen von Wasser durch (überschüssigen) Strom entstehen Wasserstoff und Sauerstoff (H2+O2), die man gut speichern und bei Bedarf zurück verstromen kann, wobei allerdings erhebliche Verluste entstehen, so dass man sich die Rückverstromung möglichst sparen oder wenigstens eine verlustarme Brennstoffzelle dafür einsetzen sollte.
Nicht mein Spezialgebiet. Nur soviel:
Man erprobt, mit überschüssigen Windstrom und Elektrolyse Wasserstoff H2 zu erzeugen. Mittels CO2 läßt sich daraus Methan herstellen CH4
Warum man allerdings den wertvollen Wasserstoff nicht speichert und dann direkt in einer Brennstoffzellen wieder in Strom verwandelt, sondern möglichst kompliziert in schlechteres Methan umwandeln will, weiß ich nicht.
Keine Ahnung, ob es möglich ist, CO2 (Gas) in C (fest) + O2 (Gas) mittels Strom umzusetzen
Gruß
H.P.
Moin!
Kohlendioxid in deine Elemente zu zerlegen ist möglich, aber meines Wissens nach sehr energieaufwendig (= ineffizient). Zum Anderen entsteht dabei in dem Ausgangsgas Kohlendioxid ein Gas (Sauerstoff) als Reaktionsprodukt und Kohlenstoff als Feststoff. Zum Einen kenne ich keine Methode, die CO2 mit großer Ausbeute in Sauerstoff und Kohlenstoff zerlegt, um CO2 einzuleiten und Sauerstoff ableiten zu können, zum Anderen kann man ein entstehendes Gemisch aus CO2 und O2 nicht ohne weiteres trennen. Man kann höchstens das Gemisch ablühlen, so, daß das CO2 zu Trockeneis desublimiert. Von dem, was die Natur mit ihrer Photosynthese hinbekommt, sind wir techologisch sehr weit entfernt.
Kohlensäure ist formal H2CO3 - anders geschrieben: CO2*H2O - und stellt quasi die wasserlösliche Form des Kohlendioxids dar. CO2 lässt sich in der Tat in Kohlenwasserstoff (Methan - CH4) umsetzen - der enthaltene Sauerstoff würde dann zu Wasser reagieren. Auch hier die gleichen Probleme - meines Wissens nach ist keine effiziente Methode bekannt, die das hinbekommt - es geht - aber nur mit enorm viel Energiebedarf. Und auch dann hat man wieder das Problem der Trennung - Wasser kann man abkondensieren, das ist nicht weiter schwierig, aber wie CO2 (Ausgangsstoff) und Methan (Reaktionsprodukt) trennen? OK, man kann das Gemisch abkühlen, so daß CO2 zu Trockeneis desublimiert, aber auch das erfordert wieder viel Energie.
Als einziger brauchbarer chemischer Energiespeicher bietet sich nach aktuellem Stand der Technik, neben Litium-Ionen-Batterien für den kleinen Maßstab, Wasserstoff und Sauerstoff an. Diese beiden Gase reagieren zusammen zu Wasser und dieses kann man durch Eletrolyse in diese beiden Elemente zerlegen - dabei entsteht Wasserstoff an der Kathode und Sauerstoff an der Anode des Elektrolysesystems.
Für den Großenergiemaßstab kann man Energie auch physikalisch Speichern. Z.B. könnte man tagsüber mit überschüssigem Solarstrom Wasser in einen Stausee pumpen und nachts dieses Wasser über eine Turbine wieder ablassen und so wieder in Strom gewinnen.
Allerdings bestehen z.Z. bei allen auf Wind- und Solarenergie basierenden Energiesystemen die gleichen Probleme - Materialeffizienz und Wirkungsgrad. Heutige im industriemaßstab gefertigte Photovoltaikanlagen haben einen mieserablen Wirkungskrad von rund 11-12%. Folglich brauchen wir große Anlagen, die die Sonnenenergie nicht direkt in Strom umwandeln, wie eine Solarzelle, sondern erstmal in Wärmeenergie, die man dann über Turbinen nutzen kann, da so höhere Wirkungsgrade erziehlt werden können. Solche Solarturmanlagen sind aber noch in der Entwicklungsphase. Außerdem lässt sich Wärme auch einigermaßen gut speichern, z.B. als heißes Öl in einem wärmeisolierten Tag, z.B. als Dewar-Gefäß gebaut. So kann man das Öl tagsüber aufheißen und überschüssige Wärme aus dem Speichertank nachts in Strom umwandeln. Man braucht so auch nicht die geologischen Gegebenheiten eines Staudamms um Energie zu speichern.
Windradanlagen sind sehr Materialintensiv im Vergleich zu der Energie, die sie liefern. Um ein großes Atomkraftwerk zu ersetzen, bräuchte man rund 4500 Windräder (an Land - Offshore-Windradanlagen sind da effizienter, weiß aber nichts näheres) - Viertausendfünhundert. Erstens müssen die irgendwo stehen, zweitens müssen die auch gebaut werden. Mit Windrädern kann man Farmen oder kleine Ortschaften mit Strom versorgen, aber keine Großstädte und erst recht keine Industrieanlagen wie beispeilsweise ein Stahlwerk. Wie es sich mit Gezeitenkraftwerken verhält, weiß ich nicht.
Die leistungsstärksten Kraftwerke der Welt sind Wasserkraftwerke. Zum einen liefern die enorm viel Strom, zum anderen diesen auch noch konstant 24/7. Leider sind diese auf entsprechende geologische Gegebenheiten angewiesen und nur an wenigen Stellen zu errichten.
Z.Z. hat nur nur das Atomkraftwerk das Potential, Öl und Kohle zu ersetzen, aber auch sein Brennmaterial ist erschöpflich, wie auch Öl und Kohle, letzteres wird dabei viel länger reichen als das Öl. Da aber die Bevölkerung der Ersten Welt, also der Industrienationen, keine nuklear erzeugte Energie will und ihren Energieverbrauch auch nicht zu senken gedenkt, wird weiterhin verstärkt auch Öl und besonders Kohle gesetzt und so weiterhin Unmengen an CO2 in die Athmosphäre gepumpt, was letzten Endes die Welt ein wenig wärmer macht.
Entscheidend ist, sich an die Gegebenheiten anzupassen.
Ich hoffe, ich konnte helfen.
Gruß Martin
Moin!
Nachtrag:
Indutrielle Umwandlung von CO2 in Methan - anscheinend doch sinnvoller als ich dachte --> http://de.wikipedia.org/wiki/Sabatier-Reaktion#Umwan…
kann Dir leider nicht helfen.