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Power-to-Gas - die neue Zukunftstechnologie

Mit Überschuss - Ökostrom erzeugter Wasserstoff als zentraler Baustein der Energiewelt von morgen mit vielen Möglichkeiten:

 

POWER - TO - GAS - eine Zukunftstechnologie

Power-to-Gas gehört zu einer der Power-to-X-Technologien und bedeutet, aus elektrischer Energie Gase zu gewinnen. Stromüberschüsse der erneuerbaren Energie können so über Power-to-Gas-Technologie genutzt und Netzengpässe entlastet werden. Durch die Verbindung der energiewirtschaftlichen Sektoren Strom, Wärme, Mobilität und Industrie (energetische Sektorenkopplung) durch den Energieträger Gas werden Synergien effizient genutzt. Durch die Speicherung von Gas (H2 und CH4) kann eine Langzeitspeicherung von Energie erfolgen. Aufgrund der bereits vorhandenen Infrastruktur für alle Sektoren spielt Methan derzeit noch eine größere Rolle als Wasserstoff. Synthetisch erzeugtes Methan kann im Erdgasnetz gespeichert und transportiert werden.

Grundschema des Power-to-Gas-Prinzips (entnommen F. Nielsen, 2018)

 

Wind weht, Sonne scheint, die Basis für die Wasserstofferzeugung

Statt z.B. Windkraftanlagen abzuschalten wird aus dem Überschuss-Strom mittels Elektrolyse Wasserstoff hergestellt. Verschiedene Verfahren kommen bisher hier zum Einsatz (PEMEL, AEL oder SOEL) mit unterschiedlicher Betriebserfahrung, Einsatzgebieten und Wirkungsgraden. Wasserstoff kann direkt als Energieträger genutzt, transportiert oder gespeichert werden. In Brennstoffzellen kann Wasserstoff zur Stromerzeugung oder zur Mobilität genutzt werden. Außerdem ist Wasserstoff ein wichtiger Rohstoff für die chemische Industrie und ist der Schlüssel für den zweiten Schritt beim Power-to-Gas, der Methanisierung.

 

Methanisierung – die Herstellung von erneuerbarem oder grünem Gas (Strom aus erneuerbaren Energien)


Bei der Methanisierung wird aus Wasserstoff Methan erzeugt. Dabei wird CO2 gebunden. Dieses synthetische Methan wird mit SNG (Synthetic Natural Gas) abgekürzt und hat Erdgasqualität und kann auch wie Erdgas eingesetzt oder ins Erdgasnetz eingespeist werden. Für die Methanisierung stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung:

·       Technische/Katalytische Methanisierung. Hier wird durch ein technisches Verfahren (Sabatier Prozess) mit Hilfe eines Katalysators Methan erzeugt.

·       Biologische/Mikrobielle Methanisierung (In-Situ, Ex-Situ). Mit Hilfe von speziellen Mikroorganismen wird in Bioreaktoren (Ex-Situ) oder im Biogasfermenter (In-Situ) Methan erzeugt.

 

Bei der Auswahl des Verfahrens spielt die Größe sowie die geplante CO2 Quelle eine wichtige Rolle.

Power-to-Gas und Biogastechnologie lassen sich durch das Methanisierungsverfahren verknüpfen. Biogas dient in diesem Fall als CO2-Quelle, um mit dem Wasserstoff aus der regenerativen Strom-Elektrolyse zu Methan aufbereitet zu werden. In der Nähe von Biogasanlagen mit Gasaufbereitungstechnik kann eine anschließende Methanisierung sinnvoll sein. Das aus dem Biogas abgetrennte und konzentriert vorliegende CO2 kann direkt wieder gebunden werden. Ein Einspeiseanschluss an ein Erdgasnetz ist bereits vorhanden und die bei der Methanisierung anfallende Wärme kann genutzt werden und so der Gesamtwirkungsgrad gesteigert werden.

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