Simon Sauerschell, M.Sc.

Simon Sauerschell, M.Sc.

  • Engler-Bunte-Institut, EBI ceb
    Chemische Energieträger – Brennstofftechnologie

    Engler-Bunte-Ring 1
    76131 Karlsruhe

Dreiphasen-Methanisierung (3PM) im Kontext der Energiewende

Die sogenannte Power-to-Gas- (PtG)-Prozesskette dient der Speicherung von regenerativ erzeugter elektrischer Energie in Form von gasförmigen chemischen Energieträgern. Im ersten Schritt wird dabei Wasserstoff mittels Wasserelektrolyse hergestellt. Um die Energie noch einfacher speichern, transportieren und nutzen zu können, wird anschließend durch katalytische Methanisierung der Wasserstoff unter Zugabe von Kohlenstoffdioxid oder Kohlenstoffmonoxid in Methan umgewandelt. Im Anlagenverbund des Energy Lab 2.0 am KIT Campus Nord wird hierfür eine Methanisierungsanlage mit Blasensäulenreaktor genutzt, welche im Juni 2019 in Betrieb genommen wurde. Im Blasensäulenreaktor reagieren die Eduktgase an einem in einer Flüssigphase dispergierten festen Katalysator zu Methan. Auf Grund der drei im Blasensäulenreaktor vorliegenden Phasen wird dieses Konzept auch als Dreiphasen-Methanisierung (3PM) bezeichnet.

 

Größte Herausforderung für die Methanisierung in einer PtG-Prozesskette ist die Eignung zum dynamischen Betrieb mit fluktuierenden Lastprofilen: Die Wasser-Elektrolyse mit fluktuierend anfallendem regenerativen Strom liefert einen damit korrelierenden fluktuierenden Wasserstoffstrom.  Diese Schwankungen können entweder durch teure und aufwändige Speichertechnologie oder aber durch eine ausreichend große Lastflexibilität der nachgeschalteten Methanisierung aufgefangen werden. Während konventionelle Festbett-Reaktorkonzepte nur bedingt hierfür geeignet sind, stellen speziell Dreiphasen-Reaktoren eine interessante Alternative für solche Anwendungsfälle dar.

 

Neben den direkten verfahrenstechnischen Fragestellungen, die mit der Methanisierungsanlage des Energy Lab 2.0 untersucht werden, liefert die Anlage wertvolle Messdaten zur Validierung bestehender mathematischer Modelle zur Beschreibung der Dreiphasen-Methanisierung. Aufgrund der großen Abmessungen des Blasensäulenreaktors (Durchmesser 260 mm, Höhe 2500 mm), können aussagekräftige Ergebnisse speziell zur Hydrodynamik erzielt werden, welche sich in kleinen Laborapparaturen beispielsweise auf Grund von Wandeffekten nicht erzielen lassen.

Dreiphasen-Methanisierungsanlage im Energy Lab 2.0

Ausgeschriebene Bachelor- und Masterarbeiten (BA, MA)
Typ Titel Betreuer

Veröffentlichungen und Tagungsbeiträge


Methanation Pilot Plant with a Slurry Bubble Column Reactor: Setup and First Experimental Results
Sauerschell, S.; Kolb, T.; Bajohr, S.
2023, Juni 2. 6th Nuremberg Workshop on Methanation and 2nd Generation Fuels (2023), Nürnberg, Deutschland, 1.–2. Juni 2023
Das Verbundprojekt RegEnZell: Zellenübergreifende Regionalisierung der Energieversorgung durch betriebsoptimierte Sektorenkopplung
Steinle, S.; Ruf, J.; Vayas, L.; Isik, V.; Mohan, J.; Jané-Soneira, P.; Malan, A. J.; Küchlin, R.; Sauerschell, S.; Herold, L.; Walter, J.; Suriyah, M. R.; Bajohr, S.; Kern, T.; Kolb, T.; Hohmann, S.; Köppel, W.; Leibfried, T.
2021. ETG-Kongress 2021: das Gesamtsystem im Fokus der Energiewende : 18.–19. Mai 2021, Online, 124–129, VDE Verlag
Das Verbundprojekt RegEnZell: Zellenübergreifende Regionalisierung der Energieversorgung durch betriebs- optimierte Sektorenkopplung
Steinle, S.; Ruf, J.; Vayas, L.; Isik, V.; Mohan, J.; Jané-Soneira, P.; Malan, A. J.; Küchlin, R.; Sauerschell, S.; Herold, L.; Walter, J.; Suriyah, M. R.; Bajohr, S.; Kern, T.; Kolb, T.; Hohmann, S.; Köppel, W.; Leibfried, T.
2021. ETG-Fb. 163: ETG-Kongress 2021 : Das Gesamtsystem im Fokus der Energiewende 18. – 19. Mai 2021, Online-Veranstaltung, 124–129, VDE Verlag
Numerical simulation of accidental released hazardous gas dispersion at a methanation plant using GASFLOW-MPI
Zhang, H.; Sauerschell, S.; Ba, Q.; Hu, G.; Jordan, T.; Bajohr, S.; Xiao, J.
2021. International journal of hydrogen energy, 46 (2), 2804–2823. doi:10.1016/j.ijhydene.2020.10.100
Sektorenkopplung mit Gas im Rahmen des BMBF-Vorhabens SEKO – Teil 2: Gasfachliche Untersuchungen
Graf, F.; Sauerschell, S.; Prabhakaran, P.; Bajohr, S.; Slama, J.; Stapf, D.; Kolb, T.
2020. Energie-, Wasser-Praxis, (10), 43–49
Sektorenkopplung mit Gas im Rahmen des BMBF-Vorhabens SEKO. Teil 1 : Forschungsinfrastruktur EnergyLab 2.0
Graf, F.; Sauerschell, S.; Prabhakaran, P.; Bajohr, S.; Slama, J.; Stapf, D.; Kolb, T.
2020. Energie-, Wasser-Praxis, (9), 26–29
Power‐to‐Gas: CO2 Methanation Concepts for SNG Production at the Engler‐Bunte‐Institut
Held, M.; Schollenberger, D.; Sauerschell, S.; Bajohr, S.; Kolb, T.
2020. Chemie - Ingenieur - Technik, 92 (5), 595–602. doi:10.1002/cite.201900181