Methan als Energiespeicher!?

Ist das Treibhausgas Methan unsere Rettung?
Es gibt mehrere Arten der Stromspeicherung
Auf einige wird hier eingegangen.

  1. Pumpspeicherkraftwerk
  2. Methan (CH4)
  3. Wasserstoff
  4. Akkus
  5. Autogas
  6. Zusatzinfos Methan

 

Pumpspeicherkraftwerk

Pumpspeicherkraftwerk Schematische Zeichnung
© Funkjoker23

Pumpspeicherkraftwerke
Sie pumpen bei Überschüssen Wasser über Rohre eine Erhöhung z.B. Berg in einen höhergelegenen See oder Becken und dort ist es für Energieengpässe gespeichert.
Bei Engpässen fließt es die gleichen Leitungen wieder herab, aber dort warten schon Turbinen die an Generatoren (Stromwandler) angeschlossen sind.
Mit den Turbinen wird die mechanische Energie (Bewegungsenergie) in Strom (Elektronenfluss) umgewandelt in dem der Wasserstrom (Druck) die Turbinenräder in schnelle Bewegung setzt diese wird durch die Generatoren in Strom umgewandelt.

Eine andere Alternative ist Erdgas was schon zum Heizen genutzt wird.
Man kann Erdgas, ein Treibhausgas was im Permafrostboden ausreichend mehrere Millionen Tonnen vorhanden ist,auch zur Stromgewinnung nutzen.
Außerdem kann es einfach hergestellt werden.
Reagiert Wasser mit  unter Stromzufuhr wird es in Methan  gespalten und es wird Sauerstoff frei.

Wasser+Elektronenzufuhr ->  H2+ + O (2e-) .

2 H2 + CO2 -> CH4 + O2 (Sauerstoffdioxid).

Das Methan kann zum Heizen sowie zur Stromerzeugung verwendet werden.

Andere Wege sind die Fahrzeuge nicht mit Benzin/Diesel also Erdölverbindungen zu betanken, sondern mit Wasserstoff.
Eröl sind Kohlenwasserstoffverbindungen.
Eröl hat die Summenformeln, da es Gemische von verschiedenen Wasserstoffkohlenstoffverbindungen sind bzw. Ketten.
Dekan C10H22, Undecan C11H24 oder Dodecan C12H26
Problem am Wasserstoff ist er ist erst ab -270 °C flüssig oder man muss eine sehr hohen Druck aufbauen. Die Lagerung im Auto ist noch ein Problem.
Wird Wasserstoff verbrannt entsteht dabei Diwasserstoffmonoxid also Wasser.

H2 + Verbrennung =Sauerstoffaufnahme -> H2+O(2e-).

Die NASA nutzte bei ihren Spaceshuttles schon seit Jahren diese Wasserstoffverbrennungstechnik. Oder wenn sie Raketen für Satelliten ins All schickten.
Eine Brennstoffzelle zur Energiegewinnung macht sich diesem System ebenfalls zu nutze.

Also als Alternativen wären Wasserstoff, Methan möglich.

Die Gefahr aber bei Methan besteht das es bei Austritt in die Amosphäre gelangt und dies ist ein aggressives Treibhausgas neben Kohlenstoffdioxid.

Diese beiden sind die Hauptursachen für den Klimawandel.

Methan kann bei einem Überschuss übrigens wieder durch Energiezufuhr
in Kohlenstoffdioxid umgewandelt werden. Methan kann ständig hin und her gewandelt werden durch Reaktionen es ist ein regnerativer Stoff.
Er hat aber einen aktuell schlechten Wirkungsgrad von 33%.
Pumpspeicherkraftwerke verlieren nur 25% ihrer Energie. Also haben einen höheren Wirkungsgrad von 75%. Würde man diesen Wirkungsgrad durch Verfeinerung erreichen wäre Methan echt eine Option, so lang man sicher stellen kann das er nicht ungehindert in die Atmosphäre gelangt und dann dort die Wärme auffängt.

CH4 + 2 O2 ->  CO2 +2 H2O

Wasserstoff,Sauerstoff sind Gase und kommen stets molekular vor.

Akkus
Akkus sind sehr gut im Computerbereich oder beim Smartphone es kann die nötige Energie nur begrenzt speichern, aber jeder wird auch an den Geräte kennen, lässt man es Monate oder gar Jahre ungenutzt liegen entlädt sich der Akku. Die Energie geht also langsam verloren, und ist somit nicht garantiert verfügbar das schließt aktuell diese Technik zur Stromspeicherung im großem Stil aus. Evtl. können Weiterentwicklungen oder gar Kombinationen von mehreren Techniken die Lösung sein.

Autogas

Autogas wird als Bezin/Dieselersatz schon länger verwendet.
Aber was ist dieses Autogas eigentlich?
Ganz einfach Kohlenwasserstoff in der einfachsten chemischen Form nämlich Methan.
Es wird in einem Tank flüssig gespeichert über die vorhandenen Einspritzungsanlagen eingesprüht und dann im Verbrennungsmotor verbrannt was dann die Verbrennungsenergie in mechanische Arbeit/Bewegung umsetzt.

Der Tank wird im Reserverad unter gebracht oder unter das Autos.
Viele Autos können parallel die Methan- und Benzin- oder Dieseleinspritzung nutzen.
Autos können auch auf Erdgas umgerüstet werden.

In Deutschland gibt es 6.500 Tankstellen die Erdgas bzw. Methan als Treibstoff fürs Auto anbieten.

Dabei entsteht aber durch Lufteinschluss durch eine chemische Reaktion Kohlenstoffdioxid.

CH4 +2 O2 -> CO2 + 2 H2O

Das ist wiederum nicht gut.
Den Kohlenstoffdioxid ist hauptverantwortlich für den Klimawandel.
Die Lösung ist nur ein regenerativer Kohlenstoffarmer oder am besten Kohlenstofffreier Energiereicher Brennstoff oder Element was dafür in der Lage wäre das wäre z.B. Wasserstoff oder sein Edelgas Helium.

Früher wurde für die Luftschiffe „Zeppeline“ mit Wasserstoff oder Helium verwendet.
Als aber dann das mit Wasserstoff gefüllte Luftschiff „Hintenburg“ 1937 abbrannte wurde die Technik nicht weiter verfolgt.
Hätte man das Edelgas Helium genommen wäre es nicht so schlimm gewesen, da Edelgase stabil sind und reaktionsträge und nicht so schnell entflammbar sind.

Außerdem ist die Technik nicht sehr weit verbreitet, Autogastankstellen muss man noch suchen und sind nicht die Regel, bei Elektrotankstellen sieht es noch schlimmer aus.

Weiteres zu Methan
Methan ist das einfachste Alkan das es gibt.
Es ist eine einfache Kohlenstoffwasserstoffverbindung.
Dabei ist Wasserstoff einbindig und Kohlenstoff kann 4 Elektronen aufnehmen.
Das Erkennt man auch an den Ordnungszahlen 1 Wasserstoff und 6 Kohlenstoff.
Wobei man bei dem Kohlenstoff 2 Elektronen in der inneren K-Schale nicht berücksichtigen darf da nur Valenzelektronen reaktionsfähig sind.

Methan entsteht beim körperlichen Verdauungs – und Verbrennungsprozess von Nahrung bei Lebenwesen sowie bei Säugetieren wie z.B. Kühen.
Dies ist auch der Grund warum ananständige Geräusche und Gerüche (Methan) unbeabsichtigt entstehen, könnten sie nicht entweichen würde man unter dem entstehenden Druck platzen.

Weitere Infos

Quellen: chemieonline.de 2012-12-22 00:54:30 (Dekan,Udekan,Dodekan)
Quelle: Wikipedia.org Autogas 2012-12-22 16:31:49
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