Beschreibung des Vorhabens

Die Bedeutung der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien nimmt in Deutschland vor dem Hintergrund der Energiewende stetig zu. Einhergehend  damit treten zunehmend Probleme der Integration des Stromes aus volatiler Erzeugung (Wind, Sonne) auf.

Durch die „Power-to-Gas“ bezeichnete Technologie kann „überschüssiger“ Strom über den Prozess der Elektrolyse zunächst zu Wasserstoff und später mittels einer Methanisierung zu synthetischem Methan gewandelt werden. Dieses synthetische Methan könnte dezentral in KWK-Anlagen verstromt werden, eignet sich aber auch zur  Speicherung im Erdgasnetz und könnte so ebenso zum Ausgleich von Lastschwankungen genutzt werden.

Projektziele /-ergebnis

Der Standort in Nordfriesland Nord ist von besonderem Interesse: zurzeit abgeregelter Windstrom des Umspannwerks Gasthafen könnte für den Prozess der Elektrolyse genutzt werden. Das für die Methanisierung nötige Kohlenstoffdioxid entstammt dem Rohbiogasstrom der BGA am Standort Uhlebüll. Somit wird die Effizienz der Anlage weiter gesteigert. Eine in Niebüll betriebene Erdgastankstelle könnte vom synthetischen Biomethan gespeist werden.

Weiterhin sollen im Rahmen der Studie die Verwertung der anfallenden Koppelprodukte geprüft werden, wie z.B. Wärme und Dampf. Die weitere Untersuchung der direkten Einspeisung von Wasserstoff ins Erdgasnetz oder seine  Injektion in den Biogasprozess sind weitere Inhalte der Untersuchung.

Letztlich soll die Studie am Ende zeigen, ob die Technologie am Standort Uhlebüll wirtschaftlich etabliert werden kann.  

Projektbeteiligte

• Uhlebüll Biogas GmbH & Co. KG
• Stadtwerke Niebüll
• eta energietechnik GmbH, Klixbüll
• Umspannwerk I. Gasthafen Niebüll GmbH

Projektergebnisse:

Die Wirtschaftlichkeit von Power-to-Gas-Anlagen ist in erster Linie vom Strompreis, den zu erreichenden Volllaststunden sowie von den Investitionskosten für die Anlage abhängig. Während sich die Methan- bzw. Wasserstoff-Gestehungskosten proportional mit steigendem Strompreis erhöhen, werden sie mit steigenden Volllaststunden exponentiell gesenkt. Die Investitionskosten sind zwar gegenwärtig noch als sehr hoch einzuschätzen, sollen aber durch zunehmende Serienreife in naher Zukunft (2017 – 2020) um ca. 65 – 75 % gesenkt werden.

Hinsichtlich ihres zu erreichenden Wirkungsgrades und ihrer Wirtschaftlichkeit sollte für eine Realisierung am Projektstandort Niebüll eine Variante bevorzugt werden, die die Power-to-Gas-Anlage auf eine elektrische Leistung des Elektrolyseurs von rund 1 MWel begrenzt. Grund dafür ist eine stark begrenzte Aufnahmekapazität des vor-handenen Gasnetzes der Schleswig-Holstein Netz AG. Während die Elektrolyse intermittierend gemäß dem Aufkommen an Überschussstrom am Umspannwerk Gasthafen betrieben werden soll, muss die Methanisierung auf Basis eines Wirbelschichtreaktors kontinuierlich arbeiten. Um dies zu gewährleisten, kann die Methanisierung nicht den gesamten Wasserstoff in Methan umsetzen, so dass 50 % des in der Elektrolyse produzierten Wasserstoffes parallel zum Methan ohne signifikante Zwischenspeicherung in das Erdgasnetz eingespeist wird. Somit ist die Leistung der Anlage auf die elektrische Eingangsleistung begrenzt, die es erlaubt, die genehmigten 5 Vol.-% Wasserstoff im Erdgasnetz gemäß DVGW-Richtlinie nicht zu überschreiten. Für den Fall, dass kein kostenloser Überschussstrom bezogen werden kann, wird der Elektrolyseur in einem Teillastbereich von 50 % gefahren. In diesem Fall kann dieselbe Menge Methan produziert werden wie im Volllastbetrieb, jedoch wird dann der gesamte Wasserstoff methanisiert, so dass keine Wasserstoffeinspeisung ins Erdgasnetz erfolgt.

• Biogas

• Anlagenbezogene Massnahme
• (flexible) Stromerzeugung & Vermarktung