Abfall in saubere Energie umwandeln: Technologische Lösungen für eine nachhaltige ländliche Entwicklung

Im Kontext der Energiewende und der Umsetzung der Netto-Null-Verpflichtung hat eine Forschungsgruppe unter der Leitung von Prof. Dr. Bui Van Ga (Universität für Wissenschaft und Technologie - Universität Danang) das Projekt „Netzgekoppeltes Stromerzeugungsmodul mit geringer Kapazität aus Haushalts- und Produktionsabfällen in ländlichen Gebieten“ abgeschlossen, das bahnbrechende Ergebnisse liefert, die sowohl Umweltprobleme lösen als auch Perspektiven für die Entwicklung sauberer Energie in ländlichen Gebieten eröffnen.

Laut dem Forschungsteam stellen Haushalts- und Produktionsabfälle nicht nur eine Umweltbelastung dar, sondern können bei sachgemäßer Behandlung auch eine wertvolle Ressource sein.

Derzeit muss der Großteil der nach dem Recycling verbleibenden festen Abfälle immer noch deponiert werden, was zu Boden- und Wasserverschmutzung, Treibhausgasemissionen (CH₄, CO₂) und Ressourcenverschwendung führt. Biomasseenergie hingegen birgt ein großes Potenzial und steht nach Kohle, Öl und Gas an vierter Stelle der Energieträger. Wird sie zu Synthesegas für die Stromerzeugung umgewandelt, wird das freigesetzte CO₂ von Bäumen absorbiert und trägt so zur Klimabilanz bei, anstatt CH₄ zu erzeugen – ein Treibhausgas, das 20-mal stärker ist.

Gesamtdiagramm eines hybriden Solar-Wind-Biomasse-Systems zur Erzeugung erneuerbarer Energien.

Das Besondere an dem Projekt ist das in das hybride System für erneuerbare Energien (HRES) integrierte Abfallstrommodul, das Solarenergie, Windkraft, Biomasse und die Produktion von grünem Wasserstoff kombiniert. Schwer abbaubare Abfälle werden zu Ersatzbrennstoffpellets (RDF) verpresst und zu Synthesegas vergast, während leicht abbaubare organische Abfälle zur Biogaserzeugung genutzt werden. Diese beiden Gasarten werden nach der Reinigung mit Wasserstoff vermischt, der durch Wasserelektrolyse mit Hilfe erneuerbarer Energien gewonnen wird. Dieses flexible Brennstoffgemisch wird einem optimierten Verbrennungsmotor zur Stromerzeugung zugeführt und kann direkt ins Stromnetz eingespeist werden.

Die Analyse mit der HOMER-Software zeigt, dass das kombinierte Abfall-zu-Strom-Modul mit Wasserstoffproduktion genauso wirtschaftlich ist wie das Modul ohne Wasserstoffproduktion, aber die CO₂-Emissionen stärker reduziert. Der produzierte Wasserstoff kann auch als sauberer Kraftstoff für Motorräder – ein in ländlichen Gebieten beliebtes Fahrzeug – verwendet werden. Insbesondere Motorräder mit Wasserstoff-Brennstoffzellen weisen nur 15 % der Treibhausgasemissionen von batterieelektrischen Fahrzeugen auf und bieten zudem den Vorteil kurzer Betankungszeiten und großer Reichweiten.

Um die technischen Grenzen der Biomasse zu überwinden, schlug das Forschungsteam zahlreiche Lösungen vor: die Komprimierung von Abfällen zu Ersatzbrennstoffpellets (RDF), um die Energiedichte um das Zehnfache zu erhöhen; die Verwendung sauerstoffreicher Luft zur Verdopplung des Heizwerts von Synthesegas; und der Einsatz neuer H₂S-Filtermaterialien aus Bentonit und regeneriertem Zeolith zur Verlängerung der Motorlebensdauer. Darüber hinaus wurde der herkömmliche stationäre Motor mit einem elektronisch gesteuerten Doppeldüsensystem modifiziert, das eine flexible Nutzung des Synthesegas-Biogas-Wasserstoff-Gemisches ermöglicht.

Ein weiterer bemerkenswerter Forschungsansatz ist die Kombination von Wasserstoff mit Biokraftstoffen. Durch die Zugabe von Wasserstoff werden die technischen Probleme von Biokraftstoffen mit hohem Ethanolanteil (Korrosion, Startschwierigkeiten bei niedrigen Temperaturen, geringere Reichweite) deutlich verbessert, was den Plan unterstützt, den Anteil von E10 und E20 zukünftig zu erhöhen.

Die Forschungsergebnisse eröffnen vielfältige Anwendungsmöglichkeiten: von kleinen Stromerzeugungsmodulen für Haushalte und Genossenschaften bis hin zu hybriden Systemen für erneuerbare Energien, die die Produktion von grünem Wasserstoff für ländliche Gemeinden beinhalten; von der Verbesserung bestehender Motoren bis zur Herstellung von Wasserstoff-Biokraftstoff-Motorrädern, mit dem Ziel, Wasserstoff-Brennstoffzellen-Motorräder zu entwickeln.

Das Thema ist nicht nur wissenschaftlich , sondern auch praktisch relevant, da es zur Abfallbehandlung beiträgt, Treibhausgasemissionen reduziert, fossile Energie einspart und gleichzeitig die Entwicklung erneuerbarer Energien in Vietnam vorantreibt. Angesichts des von der Regierung angekündigten Fahrplans zum Ausstieg aus Fahrzeugen mit fossilen Brennstoffen ab 2040 dürfte die Arbeit der Gruppe um Professor Bui Van Ga eine wirksame Lösung darstellen und zur Erreichung des Ziels der Klimaneutralität bis 2050 beitragen.

Zentrum für Wissenschafts- und Technologiekommunikation

Quelle: https://mst.gov.vn/bien-rac-thanh-nang-luong-sach-giai-phap-cong-nghe-cho-nong-thon-phat-trien-ben-vung-197251120081322798.htm