Forschungszentrum Jülich: Bis 2050 könnten rund 97 % der wasserarmen Regionen grünes Methanol dank Luftfeuchtigkeit produzieren

de.wedoany.com-Bericht: Das Forschungszentrum Jülich zeigt, wie erneuerbares Methanol auch in wasserarmen Regionen produziert werden kann: Durch Direct Air Capture (DAC) werden Kohlendioxid und Prozesswasser gleichzeitig aus der Luft gewonnen, ohne lokale Süßwasserressourcen zu verbrauchen. Modellrechnungen für über 20.000 Regionen in 78 Ländern, die bis 2050 voraussichtlich mindestens unter moderatem Wasserstress leiden werden, zeigen, dass in rund 97 % dieser Gebiete die Luftfeuchtigkeit ganzjährig ausreicht, um den Produktionswasserbedarf zu decken.

Die extremen Klimabedingungen im Frühjahr und Sommer 2026 verdeutlichen die Wasserherausforderungen bei der Produktion grüner Kraftstoffe. Anhaltende Hitze und unterdurchschnittliche Niederschläge führten in Deutschland und weiten Teilen Europas zu deutlicher Trockenheit, sinkenden Grundwasserspiegeln und niedrigen Wasserständen in Flüssen wie dem Rhein. Die Produktion von grünem Wasserstoff und Methanol benötigt große Wassermengen – doch gerade Regionen mit viel Sonne und Wind leiden oft unter Wasserknappheit, wodurch die Frage der Wasserherkunft für die Produktion zu einem realen Problem wird.

Henrik Wenzel, Erstautor der Studie und Forscher an der Jülicher Systemanalyse, erklärt, dass Regionen mit reichlich Sonne und Wind die besten Bedingungen für die Produktion grüner Kraftstoffe bieten, dort jedoch häufig Wasserknappheit herrscht. Die Studie wird im Rahmen des Projekts DryHy durchgeführt, das vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt gefördert und vom Institute of Energy Technologies des Forschungszentrums Jülich koordiniert wird. Das Projekt betrachtet die Produktion erneuerbaren Methanols in wasserarmen Regionen aus einer ganzheitlichen Perspektive. Die nun veröffentlichte Studie umfasst eine technisch-ökonomische Bewertung der relevanten Prozesskette.

Die Grundlage des Verfahrens ist die Direct Air Capture-Technologie. Ein Filtermaterial bindet Kohlendioxid und nimmt gleichzeitig Feuchtigkeit aus der Luft auf; das abgeschiedene Wasser gelangt zusammen mit dem CO₂ in die Methanolproduktion. Die Forschenden modellierten die gesamte Prozesskette, einschließlich erneuerbarer Stromerzeugung, Elektrolyse, Energiespeicherung, Wärmenutzung sowie Kühlprozessen ohne zusätzlichen Wasserverbrauch. Selbst an sehr trockenen Standorten ist die Produktion weitgehend machbar, sofern die Anlage vorrangig in Zeiten höherer Luftfeuchtigkeit betrieben wird und Wasser zwischenzeitlich speichert.

Jann Weinand, Leiter der Abteilung Integrierte Szenarien an der Jülicher Systemanalyse, erläutert, dass eine ausreichende und möglichst stabile Versorgung mit erneuerbarem Strom in der Regel wichtiger ist als hohe Luftfeuchtigkeit; Standorte mit guter Kombination aus Wind- und Solarenergie seien besonders vorteilhaft. Die Modellrechnungen zeigen, dass die Produktionskosten im Jahr 2050 an idealen Standorten mit reichlich Wind- und Sonnenenergie voraussichtlich bei mehreren hundert Euro pro Tonne liegen und möglicherweise nahe an die aktuellen Marktpreise heranreichen könnten; an weniger günstigen Standorten könnten die Kosten ein Vielfaches betragen. Der aktuelle Vertragspreis für grünes Methanol in Europa liegt bei etwa 1.000 Euro pro Tonne. Die Forschenden weisen darauf hin, dass die Marktpreise stark schwanken und dieser Vergleich nur eine Momentaufnahme darstellt; sinkende Technologiekosten und steigende CO₂-Preise könnten die Kluft zwischen zukünftigen Produktionskosten und aktuellen Marktpreisen allmählich verringern.

Die Auswirkungen einer großflächigen Entnahme von Wasserdampf auf das lokale Klima bleiben eine offene Frage; das DryHy-Projekt untersucht derzeit diese Effekte. Die aktuelle Modellanalyse betrachtet, wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit die Anlage beeinflussen; künftig könnten auch mögliche Rückwirkungen auf Luftfeuchtigkeit, Bewölkung oder Niederschlag bewertet werden. Thomas Schöb (Leiter des Teams Energiesystemtransformation) betont, dass die Nichtnutzung lokaler Süßwasserressourcen nicht bedeutet, dass die Entnahme von Wasser aus der Atmosphäre in beliebigem Maßstab folgenlos bleibt; vor dem Bau großer Anlagen sollten standortspezifische Untersuchungen durchgeführt werden.

Die Forschenden weisen zugleich darauf hin, dass es sich um eine technisch-ökonomische Modellrechnung handelt; regionale Unterschiede bei Finanzierung, Arbeitskosten und Infrastruktur sowie potenzielle Materialengpässe wurden nicht vollständig berücksichtigt. Auch der im Modell angenommene flexible Betrieb der Hochtemperaturelektrolyse müsse im industriellen Dauerbetrieb verifiziert werden. Henrik Wenzel betont, dass die Studie keinen fertigen Bauplan für jeden Standort liefere, aber aufzeige, unter welchen Bedingungen das Konzept vielversprechender ist, und die nächsten technischen und ökologischen Fragen benenne, die beantwortet werden müssen.