Das vom Fraunhofer-Windenergieforschungszentrum IWES, vom Stuttgarter Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung und von der Solar Fuel GmbH entwickelte Power-to-Gas Verfahren war im vergangenen Jahr als Hoffnungsträger für die Speicherbarkeit insbesondere von Wind- und Solarstrom bekannt geworden. Insbesondere Windstrom soll so Erdgas ins bundesweite Gasnetz einspeisen, wenn die Windturbinen überschüssige Energie erzeugen.
Bei dem Verfahren wird der Windstrom zur Elektrolyse von Wasser genutzt, also der Aufspaltung in Wasser- und Sauerstoff. In einem zweiten Prozessschritt reagiert der Wasserstoff dann in einem gesonderten Reaktor mit Kohlenstoffdioxid zu Methan. Dieses synthetische Gas kann in das Erdgasnetz eingespeist werden und so zum Beispiel in Gaskraftwerken zur Stromerzeugung oder als Kraftstoff genutzt werden.
An dem Pilotversuch am hessischen Biogas-Forschungszentrum beteiligen sich auch die Bundesländer Hessen und Thüringen. Die Tester erprobten nun den kombinierten Betrieb einer Biogasanlage mit 25 Kilowatt Leistung und einer Power-to-Gas-Anlage. Sie konnten so das Biogas direkt methanisieren. Biogas besteht, je nach Subtratzusammensetzung, aus etwa zwei Dritteln Methan und einem Drittel Kohlenstoffdioxid mit kleinen Mengen Wasser, Schwefelwasserstoff und anderen Gasen. Um dieses Biogas für die Stromerzeugung nutzbar zu machen, sind normalerweise mehrere Prozessschritte notwendig, unter anderem der Trennung von Kohlenstoffdioxid und Methan. Im Versuch des IWES konnte das im Biogas enthaltene Kohlenstoffdioxid jetzt aber direkt zur Methanisierung verwendet werden.
„Wir können auf diese Weise derzeit ein Gas mit einem stabilen Methananteil von mehr als 90 Prozent erzeugen“, sagt Bernd Krautkremer, IWES- Bereichsleiter für Energiesystemtechnik. Zur Einspeisung ins Erdgasnetz sind allerdings noch weitere Maßnahmen wie die Druckerhöhung und die Konditionierung des Biomethans notwendig. Die Forscher wollen das Gas darum nicht ins Erdgasnetz einspeisen und so an Kosten und Technik sparen. Stattdessen soll das Biomethan zwischengespeichert oder in den Biogasspeicher zurückgeführt werden, um dort den Gesamtmethangehalt zu erhöhen. „Wir haben beide Möglichkeiten erfolgreich getestet“, so Krautkremer.
Nach Meinung der Experten macht das die Anwendung insbesondere für kleinere Biogasanlagen mit rund 250 Kilowatt Leistung interessant, die ihr Gas direkt verstromen. In einer Vorstudie zu dem Projekt waren 34 Prozent der hessischen Biogasanlagen für die wirtschaftliche Nutzung des Verfahrens für geeignet befunden worden.
Das Projekt war erst Mitte Dezember gestartet. Nach dem ersten Erfolg wollen die Forscher den Prozess nun verfeinern. „Das Potential der direkten Methanisierung ist groß, aber es liegt noch einiges an Forschungsarbeit vor uns, bevor wir an einen breiten Einsatz denken können“, so IWES-Institutsleiter Hoffmann.
(Melanie Vogelpohl)
