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Bei Power-to-Methane handelt es sich um einen zweistufigen Prozess. In der ersten Stufe wird mit Hilfe von Elektrizität Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten, die so genannte Wasserelektrolyse. Die elektrische Energie wird im Wasserstoff chemisch gebunden. In der zweiten Stufe wird dem Wasserstoff Kohlendioxid im Verhältnis eins zu vier zugeführt. In einem Reaktor reagieren diese beiden Gase miteinander zu Methan und Wasser. Die elektrische Energie ist nun chemisch im Methan gebunden.
Die gespeicherte Energie aus dem Power-to-Hydrogen-Prozess kann bei Bedarf durch eine Brennstoffzelle oder einen Gasmotor in die gewünschte Energieform umgewandelt werden.
Die Vorteile von Power-to-Methane gegenüber Power-to-Hydrogen liegen in der höheren Energiedichte des Produkts im gasförmigen Zustand, der vorhandenen Speichermöglichkeiten und der bestehenden Gasnetzinfrastruktur. Das mit Power-to-Methane erzeugte Methan kann ohne Einschränkung in das bestehende Erdgasnetz eingespeist werden, falls der Methangehalt grösser oder gleich 96 Vol-% ist (Wasserstoffgehalt bis zu 2 Vol-%).