Katalytische Methanisierung von Kohlenstoffdioxid

Die erneuerbaren Energien werden zur Reduzierung der negativen Umwelteinflüsse durch fossile Brennstoffe kontinuierlich ausgebaut. Durch die erheblichen Leistungsschwankungen der Wind- und Solarenergie werden Möglichkeiten zur Energiezwischenspeicherung benötigt. Die katalytische Methanisierung stellt einen Teilschritt des „Power-to-Gas Verfahrens“ dar. Hierbei wird Wasserstoff mit einer Kohlenstoffquelle wie CO₂ zu Methan umgesetzt, das in das bestehende Erdgasnetz eingespeist oder rückverstromt werden kann. Durch die hohe Exothermie dieser Reaktion werden besondere Ansprüche an die Wärmeabfuhr aus den typischerweise verwendeten Festbettreaktoren gestellt. Dazu finden experimentelle und theoretische Untersuchungen an Reaktoren mit unterschiedlichen Durchmessern und verschiedenen Pelletformen durchgeführt. Neben der Simulation mit klassischen Modellen sollen dabei auch partikelaufgelöste CFD-Simulationen stattfinden. Bei diesen wird jedes Katalysator-Pellet räumlich aufgelöst, wodurch es möglich, ist die lokale Struktur eines Festbettes exakt abzubilden. Neben der Umströmung der Pellets sollen im Rahmen des Projekts auch die im Katalysator ablaufende Prozesse abgebildet werden. Das dafür entwickelte Modell soll anschließend in eine partikelaufgelöste Simulation des gesamten Reaktors integriert werden.