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30. August 2018

Erneuerbare Gase

Für die Energieversorgung von morgen: Power-to-Methane-Anlagen

In den kommenden Monaten werden in der Schweiz gleich zwei Power-to-Methane-Forschungsanlagen in Betrieb genommen – eine bei der HSR Hochschule für Technik Rapperswil, die andere bei der Regio Energie Solothurn. Während bei der Solothurner Anlage 700 Billiarden Urbakterien, sogenannte Archaeen, für die Methanherstellung eingesetzt werden, steht bei der HSR die Effizienzsteigerung im Vordergrund. Mit den beiden Forschungsanlagen soll der Reifegrad der Power-to-Methane-Technologie unter industrienahen Bedingungen über mehrere Jahre untersucht werden.
Sandra Moebus, Marco Galantino, 

Die Energieversorgung transformiert sich: Immer mehr stellen erneuerbare Energien eine ernst zu nehmende Quelle für die Energieversorgung dar. In Zukunft werden Fluktuationen von z. B. Photovoltaik- oder Windkraftanlagen in einem vernetzten und intelligenten Energiesystem ausgeglichen. Zum einen werden Energieüberschüsse mit Speichertechnologien aufgefangen und in Zeiten von Knappheit wieder zur Verfügung gestellt. Zum anderen wird sich die Vernetzung über unterschiedliche Sektoren unseres Energiesystems ziehen: über das Strom-, Gas- und Wärmenetz und die Mobilität.

Power-to-Methane-Anlagen sind Schlüsseltechnologien für die Energieversorgung von morgen, da sie Stromüberschüsse in Gas umwandeln, das langfristig gespeichert werden kann. Dieses Gas kann bei Bedarf in der Mobilität oder für Wärmeanwendungen verbraucht werden oder kann in einem Gaskraftwerk wieder zu erneuerbarem Strom zurückgewandelt werden. In Europa wird seit Jahren an der Power-to-Methane-Technologie geforscht, um sie im industriellen Massstab von mehreren Megawatt (MW) anwenden zu können.

In der Schweiz werden im nächsten halben Jahr gleich zwei Power-to-Methane-Forschungsanlagen ihren Betrieb aufnehmen: an der HSR Hochschule für Technik Rapperswil und bei der Regio Energie Solothurn. Der mehrjährige Betrieb der Anlagen wird wissenschaftlich begleitet und ausgewertet. Die beiden Forschungsprojekte sind nachfolgend beschrieben.

HEPP – High Efficiency Power-to-Methane Pilot

Am IET Institut für Energietechnik der HSR Hochschule für Technik Rapperswil wird eine Power-to-Methane-Anlage in Zusammenarbeit mit öffentlichen Institutionen und privaten Unternehmen realisiert. Das Projekt HEPP (High Efficiency Power-to-Methane Pilot) wird durch das EU-Projekt Pentagon gefördert, das im Rahmenprogramm Horizon 2020 initiiert wurde.

In der Anlage in Rapperswil wird das Methan (CH4) in einer katalytischen Methanisierung hergestellt, indem die Ausgangsstoffe Kohlenstoffdioxid (CO2) und Wasserstoff (H2) an einem metallischen Katalysator, z. B. Nickel, in Berührung kommen.

In dieser Forschungsanlage stehen Effizienzsteigerungen im Fokus: Mit technischen Innovationen «made in Switzerland» wollen die Forscherinnen und Forscher die Effizienz der Power-to-Methane-Technologie erhöhen. In das Anlagenkonzept wurden eine Hochtemperatur-Elektrolyse und eine Wärmerückgewinnung eingebaut. Mit diesem Konzept soll die Effizienz in Grossanlagen von heutzutage 55% auf ca. 70% erhöht werden.

Nach der Eröffnungsfeier am 4. Oktober 2018 wird das Team um den Projektleiter Luiz de Sousa die Anlage zwei Jahre betreiben.

Umbau des Energiesystems –
700 Billiarden Archaeen arbeiten daran

Das Projekt STORE&GO ist in das EU-Rahmenprogramm Horizon 2020, an dem 27 Projektpartner aus sechs europäischen Ländern beteiligt sind, eingebettet. Eine der drei Power-to-Methane-Anlagen im Projekt STORE&GO wird auf dem Areal der Aarmatt in Zuchwil installiert und von der Regio Energie Solothurn betrieben. Die Herstellung von Methan erfolgt mit einer biologischen Methanisierung. Bei dieser Technologie wird Methan von Archaeen hergestellt. Diese Urbakterien nehmen den Wasserstoff und das Kohlendioxid auf und stellen mit ihrem Stoffwechsel Methan her, das sie anschliessend ausscheiden. Der Wasserstoff wird im Hybridwerk Aarmatt elektrolytisch erzeugt, das Kohlendioxid wird über eine 2,5 km lange Leitung vom Zweckverband ZASE geliefert.

Das Methan wird auf dem Areal in das öffentliche Gasnetz eingespeist und die Anlage somit unter realitätsnahen Bedingungen getestet. Die Betriebsdaten werden erfasst, sodass zum einen Erkenntnisse zum Einsatz von Power-to-Methane-Anlagen im Energiesystem im Tages- und Jahresverlauf gewonnen und zum anderen wirtschaftliche Geschäftsmodelle entwickelt werden können. Die Projektarbeiten sind weit vorangeschritten: Die Fundamentplatte ist fertiggestellt und in den nächsten Schritten werden die Werksleitungen verlegt und die technische Infrastruktur installiert. Die Anlage wird Ende 2018 in Betrieb gehen.

Wissenschaft für die Öffentlichkeit

Die Forschungsanlage HEPP an der HSR in Rapperswil ist ab Oktober öffentlich zugänglich, um interessierte Personen und Gruppen über Power-to-Methane-Technologie und deren Nutzen im Energiesystem zu informieren.

Anmeldung für Besichtigungen

besuch-ptg@hsr.ch

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