Das übergeordnete Gesamtziel liegt in die Überführung der biologischen Methanisierung im innovativen Rieselbettverfahren in die industrielle und energiewirtschaftliche Praxis. Gegenstand ist die Nutzung regenerativ erzeugten H2 zur Erzeugung von einspeisefähigem Methan. Als gasförmigen Energieträger, Kraftstoff oder chemischer Ausgangsstoff ist die Verknüpfung zu anderen Sektoren und Wirtschaftskreisläufen gegeben. Die Verminderung von Treibhausgasemissionen wird durch die reaktionsbedingte Umwandlung CO2 erreicht. Freiwerdende Abwärme wird unter Einsatz einer Hochtemperaturwärmepumpe (HTWP) aufgewertet und zur dezentralen Wärmeversorgung, als industrielle Prozesswärme, zur Hochtemperaturelektrolyse oder zur Hochtemperaturwärmespeicherung bereitgestellt. Ein volkswirtschaftlicher Vorteil ist dadurch gegeben, dass Post-EEG-Bestandsanlagen (Windkraftanlagen, Biogasanlagen) unter Verbesserung der Effizienz und Wirtschaftlichkeit weitergenutzt und auch bei Überangebot der fluktuierenden Energie nicht abgeschaltet werden. Mit der bisherigen Entwicklungsarbeit konnte die technische Lösung in einer relevanten Einsatzumgebung (TRL 6) demonstriert werden. In verschiedenen Szenarien konnte in einer Machbarkeitsstudie ein erheblicher ökologischer Mehrwert aufgezeigt werden. Die Sensitivitätsanalyse zeigte, dass unter verschiedenen Randbedingungen eine Wirtschaftlichkeit erreichbar ist. Aufbauend auf dem Vorhaben wird die Umsetzung einer Pilotanlage im Praxisbetrieb (TRL 7) angestrebt. Parallel werden zusätzliche technische Ansätze zur Effizienzsteigerung (Wärmemanagement) überprüft. Es soll die Übertragbarkeit für den konkreten Energiestandort Klettwitz/Lausitz unter Kopplung von Windkraft-, Biogasanlage, Gas- und Nahwärmenetz zur Effizienzsteigerung dargestellt werden. Die Projektbearbeitung erfolgt im Verbund aus Forschungseinrichtungen, Anlagenplaner und Anwender. Die Multiplizierbarkeit wird in den möglichen Gestaltungs- und Nutzungskonzepten vorgestellt und analysiert.
Das übergeordnete Gesamtziel liegt in der Überführung der biologischen Methanisierung im innovativen Rieselbettverfahren in die industrielle und energiewirtschaftliche Praxis. Gegenstand ist die Nutzung regenerativ erzeugten H2 zur Erzeugung von einspeisefähigem Methan. Als gasförmiger Energieträger, Kraftstoff oder chemischer Ausgangsstoff ist die Verknüpfung zu anderen Sektoren und Wirtschaftskreisläufen gegeben. Die Verminderung von Treibhausgasemissionen wird durch die reaktionsbedingte Umwandlung CO2 erreicht. Freiwerdende Abwärme wird unter Einsatz einer Hochtemperaturwärmepumpe (HTWP) aufgewertet und zur dezentralen Wärmeversorgung, als industrielle Prozesswärme, zur Hochtemperaturelektrolyse oder zur Hochtemperaturwärmespeicherung bereitgestellt. Ein volkswirtschaftlicher Vorteil ist dadurch gegeben, dass Post-EEG-Bestandsanlagen (Windkraftanlagen, Biogasanlagen) unter Verbesserung der Effizienz und Wirtschaftlichkeit weitergenutzt und auch bei Überangebot der fluktuierenden Energie nicht abgeschaltet werden. Mit der bisherigen Entwicklungsarbeit konnte die technische Lösung in einer relevanten Einsatzumgebung (TRL 6) demonstriert werden. In verschiedenen Szenarien konnte in einer Machbarkeitsstudie ein erheblicher ökologischer Mehrwert aufgezeigt werden. Die Sensitivitätsanalyse zeigte, dass unter verschiedenen Randbedingungen eine Wirtschaftlichkeit erreichbar ist. Aufbauend auf dem Vorhaben wird die Umsetzung einer Pilotanlage im Praxisbetrieb (TRL 7) angestrebt. Parallel werden zusätzliche technische Ansätze zur Effizienzsteigerung (Wärmemanagement) überprüft. Es soll die Übertragbarkeit für den konkreten Energiestandort Klettwitz/Lausitz unter Kopplung von Windkraft-, Biogasanlage, Gas- und Nahwärmenetz zur Effizienzsteigerung dargestellt werden. Die Projektbearbeitung erfolgt im Verbund aus Forschungseinrichtungen, Anlagenplaner und Anwender. Die Multiplizierbarkeit wird in den möglichen Gestaltungs- und Nutzungskonzepten vorgestellt und analysiert.
Das übergeordnete Gesamtziel liegt in die Überführung der biologischen Methanisierung im innovativen Rieselbettverfahren in die industrielle und energiewirtschaftliche Praxis. Gegenstand ist die Nutzung regenerativ erzeugten H2 zur Erzeugung von einspeisefähigem Methan. Als gasförmigen Energieträger, Kraftstoff oder chemischer Ausgangsstoff ist die Verknüpfung zu anderen Sektoren und Wirtschaftskreisläufen gegeben. Die Verminderung von Treibhausgasemissionen wird durch die reaktionsbedingte Umwandlung CO2 erreicht. Freiwerdende Abwärme wird unter Einsatz einer Hochtemperaturwärmepumpe (HTWP) aufgewertet und zur dezentralen Wärmeversorgung, als industrielle Prozesswärme, zur Hochtemperaturelektrolyse oder zur Hochtemperaturwärmespeicherung bereitgestellt. Ein volkswirtschaftlicher Vorteil ist dadurch gegeben, dass Post-EEG-Bestandsanlagen (Windkraftanlagen, Biogasanlagen) unter Verbesserung der Effizienz und Wirtschaftlichkeit weitergenutzt und auch bei Überangebot der fluktuierenden Energie nicht abgeschaltet werden. Mit der bisherigen Entwicklungsarbeit konnte die technische Lösung in einer relevanten Einsatzumgebung (TRL 6) demonstriert werden. In verschiedenen Szenarien konnte in einer Machbarkeitsstudie ein erheblicher ökologischer Mehrwert aufgezeigt werden. Die Sensitivitätsanalyse zeigte, dass unter verschiedenen Randbedingungen eine Wirtschaftlichkeit erreichbar ist. Aufbauend auf dem Vorhaben wird die Umsetzung einer Pilotanlage im Praxisbetrieb (TRL 7) angestrebt. Parallel werden zusätzliche technische Ansätze zur Effizienzsteigerung (Wärmemanagement) überprüft. Es soll die Übertragbarkeit für den konkreten Energiestandort Klettwitz/Lausitz unter Kopplung von Windkraft-, Biogasanlage, Gas- und Nahwärmenetz zur Effizienzsteigerung dargestellt werden. Die Projektbearbeitung erfolgt im Verbund aus Forschungseinrichtungen, Anlagenplaner und Anwender. Die Multiplizierbarkeit wird in den möglichen Gestaltungs- und Nutzungskonzepten vorgestellt und analysiert.
Zielsetzung:
Wasserstoff als Energieträger ist für die Energiewende unverzichtbar. Allerdings ist aktuell im ländlichen Raum noch keine Infrastruktur zur Nutzung des Wasserstoffs vorhanden. Eine Nutzung von Wasserstoff über die Methaniserung könnte daher perspektivisch sinnvoll sein:
Der wirtschaftliche Ertrag von Biogasanlagen kann gesteigert werden, wenn das im Rohbiogas enthaltene Kohlenstoffdioxid mit Wasserstoff, der zu Zeiten niedriger Strompreise hergestellt wird, methanisiert wird. Dies gilt insbesondere, wenn in Biogasanlagen Wirtschaftsdünger eingesetzt wird. Die Methanisierung erfolgt dabei mit elektrolytisch hergestelltem Wasserstoff. Für Biogasanlagenbetreiber würde sich ein neues ergänzendes Geschäftsmodell Post-EEG ergeben.
Die Methanisierung von Wasserstoff ist aktuell noch sehr investitions- und betriebskostenintensiv. Im abgeschlossenen, von der EU im Rahmen von Horizon 2020 geförderten STORE&GO - Projekt wurden von 27 Partnern die Möglichkeiten und die Perspektiven der Methanisierung untersucht, praktische Erfahrungen wurden an 3 verschiedenen Standorten mit großen Pilotanlagen gewonnen. Keiner der untersuchten Prozesse wurde in der Nationalen Wasserstoffstrategie aufgenommen. Auch in der Fortschreibung der Nationalen Wasserstoffstrategie 2023 wird die Methanisierung nicht explizit erwähnt, wohl aber die Bedeutung von Biomethan.
Zwei neuartige Verfahren könnten der biologischen Methanisierung doch noch zur Bedeutung verhelfen: das Rieselbettverfahren und das Gegenstrom-Blasensäulenverfahren. In einem Vorläuferprojekt der DBU (Projekt 34179/01) wurde in einer Pilotanlage das große Potential des Gegenstrom-Blasensäulenverfahrens aufgezeigt, jedoch konnten die Grenzen des Verfahrens im Rahmen des damaligen Projektes nicht ermittelt werden. In dem jetzigen Projekt sollen jetzt die Mindest-Reaktorgrößen und der Energiebedarf des Verfahrens erarbeitet werden. Im Vorläuferprojekt hatte sich nämlich gezeigt, dass der biologische Umsatz nicht limitierend ist, der 'Enhancementfaktor', die Verbesserung des Stoffübergangs des Wasserstoffs in der Blasensäule durch die biologischen Wasserstoffabbau, ist viel größer als zunächst vermutet.
Ziel des Vorhabens ist daher, zunächst die Grenzen des Gegenstrom-Blasensäulenverfahrens aufzuzeigen und mögliche weitere Verbesserungsvorschläge zu erarbeiten.
Darüber hinaus soll erarbeitet werden, unter welchen Rahmenbedingungen das Verfahren wirtschaftlich sinnvoll eingesetzt werden kann.