Multikriterielle Bewertung von Elektrolyse- und CO2-Capture Technologien für eine Power-to-Methanol Prozesskette

Abstract

Im Kontext der Energiewende und aktuellen Anstrengungen zur Reduktion von Treibhausgasemissionen erfahren Power-to-X Prozesse zunehmend Beachtung, da Sie die Minderung von Emissionen in schwer zu defossilisierenden Sektoren wie der chemischen Industrie oder dem Flugverkehr ermöglichen. Die Auswahl geeigneter Technologiealternativen für die Prozessstufen der Wasserstofferzeugung und der CO2-Abscheidung stellt unter Berücksichtigung multipler Kriterien eine Herausforderung in der Gestaltung solcher Power-to-X Prozesse dar. Im Rahmen dieser Arbeit wird eine multikriterielle Bewertung im Rahmen einer Fallstudie für verschiedene Elektrolyse und CO2-Capture Technologien auf Basis ökonomischer, ökologischer und technischer Kriterien vorgenommen. Die ausgewählte Fallstudie betrachtet den Anwendungsfall einer Power-to-Methanol Prozesskette am Standort der Raffinerie Heide in Schleswig-Holstein. Die Analyse und Bewertung werden auf Basis der etablierten Methoden des Analytical Hierarchy Process und der Nutzwertanalyse durchgeführt. Für den Prozessschritt der Wasserstofferzeugung wurden die alkalische und die Protonen-Austausch-Membran-Elektrolyse jeweils in einer Hoch- und einer Niederdruck Ausführung berücksichtigt. Für die CO2-Abscheidung wurde zwischen einem Niedertemperatur Direct Air Capture Verfahren und einer Abscheidung aus dem raffinerieeigenen Kraftwerksrauchgasstrom mittels Aminwäsche differenziert. Die Analyse zeigt, dass eine atmosphärisch betriebene alkalische Elektrolyse, unter Berücksichtigung von insgesamt 10 Kriterien, die präferierte Technologie zur Wasserstoffbereitstellung darstellt. Kohlenstoffdioxid sollte entsprechend der ausgeführten Bewertung unter Berücksichtigung von 6 Kriterien vorzugsweise durch Aminwäsche aus den raffinerieeigenen Kraftwerksrauchgasen abgeschieden werden.