Methan aus Windstrom
Power-to-Gas-Anlage mit neuer Direktmethanisierung wird in Bad Hersfeld gebaut.
Mit der Power-to-Gas-Technologie möchte das Fraunhofer-IWES in Kassel die Langzeitspeicherung für die schwankende Erzeugung der Wind- und Solarenergie lösen. Die Machbarkeit und die Funktion eines neuen kostengünstigen Verfahrens zur Erzeugung von Methangas haben die Forscher bereits nachgewiesen. Nun folgt mit Förderung des hessischen Umweltministeriums die Umsetzung in den Technikumsmaßstab. Dazu wird im Hessischen Biogasforschungszentrum HBFZ auf dem Landwirtschaftszentrum Eichhof in Bad Hersfeld eine 50-kW-Anlage aufgebaut und getestet.
Abb.: Projektleiterin Ramona Schröer am Laborsystem des vom Fraunhofer IWES neu entwickelten Methanisierungsverfahrens. (Bild: M. Bokelmann, Fh.-IWES)
Die Bauarbeiten beginnen im Herbst 2016 und sollen im Sommer 2017 abgeschlossen sein. Dann folgt ein 15-monatiger wissenschaftlich begleiteter und ausgewerteter Testbetrieb. „Die hessische Landesregierung strebt das Ziel an, bis 2050 die Energieversorgung komplett auf erneuerbare Energien umzustellen. Dabei helfen solche innovativen Projekte, wie das hier geförderte Vorhaben von Fraunhofer-IWES. Forschungsprojekte wie die geförderte Power-to-Gas-Anlage weisen dafür den Weg“, sagt Staatsministerin Priska Hinz.
Die Funktion der Biomasse als flexibel einsetzbaren Energieträger zu nutzen, trägt zu der Umsetzung des Ziels aus dem hessischen Koalitionsvertrag bei. Gleichzeitig wird besonderer Wert auf eine nachhaltige, umweltverträgliche und effiziente Nutzung der vorhandenen Biomasse gelegt. Die Power-to-Gas-Technologie (PtG) bietet die Möglichkeit, vorhandene Biogasanlagen flexibler zu betreiben, ohne mehr Biomasse einzusetzen. Die bestehende Infrastruktur am HBFZ ist für ein derartiges Projekt ideal, da dort bereits eine landwirtschaftlich genutzte Biogasanlage des Landesbetriebs Landwirtschaft Hessen vorhanden ist.
„In einem anschließenden Schritt sollen die im Projekt gesammelten Erfahrungen in die Planung einer zehnmal größeren Anlage einfließen. Dafür sind dann Standorte interessant, die auf Grund der vorhandenen Infrastruktur, der Genehmigungssituation und des Betriebs besonders günstige Bedingungen aufweisen. Die Umsetzung der Direktmethanisierung an einem landwirtschaftlichen Betrieb mit Demonstrationscharakter wird der finale Entwicklungsschritt vor der Kommerzialisierung sein.“, erläuterte Jochen Bard, Bereichsleiter Energieverfahrenstechnik am Fraunhofer IWES.
Bernd Krautkremer, Abteilungsleiter Bioenergie-Systemtechnik ergänzte: „Die Methanisierung von Stromüberschüssen im Biogaskontext kann die Nutzung der heute vorhandenen Biogasanlageninfrastruktur mit über 8000 Anlagen steigern, indem sie den Gesamtenergieumsatz sowie den Nutzenergieoutput steigert, ohne weitere Biomassemengen umzusetzen. Durch die Direktmethanisierung ergeben sich perspektivisch bei geeigneten Marktmechanismen neue Geschäftsmodelle für landwirtschaftliche Biogasanlagen. Um sich an die neuen Absatzbedingungen auf dem Energiemarkt anzupassen, haben die Betreiber die Möglichkeit ihre Biogasanlagen durch eine PtG-Anlage zu optimieren und zu flexibilisieren. Damit tragen sie zur Versorgungssicherheit und zur Wertschöpfung ländlicher Regionen bei.“
Mit der PtG-Technologie wird erneuerbarer Strom in die chemischen Energieträger Wasserstoff und einem zweiten Schritt in Methan umgewandelt. Damit wird ein speicherbarer und flexibel einsetzbarer Energieträger erzeugt, der unabhängig von Ort und Zeit wieder rückverstromt werden kann. Wasserstoff lässt sich nur sehr begrenzt in das Erdgasnetz einspeisen (2 – 5 Vol.%), Methan hingegen fast unbegrenzt. In der Methanisierung reagiert der Wasserstoff mit Kohlendioxid in einem Reaktor zu Methan. Grundsätzlich sind viele Kohlendioxid-Quellen für den Einsatz in PtG-Anlagen geeignet – etwa Verbrennungsanlagen oder Zementwerke, allerdings bieten Biogasanlagen eine Reihe von Vorteilen. Biogasanlagen stellen das Kohlendioxid in hoher Konzentration bereit und es sind wenige störende Begleitelemente vorhanden. Außerdem kann bei Biogasanlagen die bereits vorhandene Infrastruktur für die Integration von PtG-Anlagen genutzt werden.
Eine besonders interessante Option zur Nutzung von Kohlendioxid aus Biogas ist die Direktmethanisierung. Dabei wird das Biogas ohne vorherige Kohlendioxid-Abtrennung in der Methanisierung eingesetzt. Dies bietet den Vorteil, dass die aufwändige Abtrennung zum Beispiel durch eine Aminwäsche entfallen kann und somit alle Biogasanlagen, die aktuell über eine Vor-Ort-Verstromung verfügen, als potenzielle Kohlendioxid-Quelle in Frage kommen, ohne dass eine teure Gasaufbereitung integriert werden muss.
Fh.-IWES / JOL
