grüne Gase

Brandenburger Power-to-Gas-Anlage erzeugt „grünes“ Methan

Uniper

Mit der Inbetriebnahme der Methanisierungsanlage am Standort Falkenhagen hat die Sektorenkopplung mit erneuerbaren Strom durch Umwandlung in synthetisches Methan begonnen.

von: René Schoof & Maike Dupont, Uniper Energy Storage GmbH, Essen

Uniper unterhält im brandenburgischen Falkenhagen eine nach dem Prinzip der Elektrolyse arbeitende Demonstrationsanlage zur Umwandlung regenerativ erzeugter Energie in Wasserstoff. Aufgrund des sehr hohen Windstromaufkommens und einer geeigneten Infrastruktur, d. h. insbesondere einem Erdgassystem mit entsprechender Kapazität zur Aufnahme des grünen Wasserstoffs, ist die Region um Falkenhagen ein idealer Standort für das Projekt. Mit WindGas Falkenhagen konnte Uniper als eines der weltweit ersten Unternehmen erfolgreich demonstrieren, wie sich Windenergie im Erdgasnetz speichern lässt, um so Erzeugung und Verbrauch zu entkoppeln.

Die Speicheranlage in Falkenhagen erzeugt unter Einsatz innovativer Technologie aus ca. 2 MW Windkraft mittels alkalischer Elektrolyse bis zu 360 Nm³/h Wasserstoff. Dieser kann über eine Anbindungsleitung bei einem maximalen Betriebsüberdruck von 55 bar in das Hochdruckerdgasnetz eingespeist werden. Der Elektrolyseur und die Verdichteranlage sind in Containern untergebracht. Zu dem Projekt gehören zudem der elektrische Anschluss an ein Umspannwerk, eine Messanlage und die Wasserstoffleitung mit Einspeisestelle ins Erdgasnetz.

Die erste, bereits sehr erfolgreich abgeschlossene Phase des Projekts lief von 2012 bis 2016 und diente im Wesentlichen dazu, Erfahrungen in Technik, Kosten, Genehmigung und Betrieb zu sammeln. Diese Projektziele wurden erreicht:

  • Demonstration eines innovativen Energiespeicherkonzepts unter Verwendung bewährter Technologien.
  • Strom wurde im Gasnetz speicherbar gemacht und das erzeugte Gas als Biogas zertifiziert.
  • die Anlage ist in der Lage, schnell auf den Strommarkt zu reagieren (Sekundärregelenergiemarkt).
  • Gleichzeitig ergibt sich die Möglichkeit, fluktuierende erneuerbare Energien zu strukturieren.
  • Marktintegration von Anlagen zur Erzeugung von Strom aus erneuerbaren Energien.
  • Angebot eines TÜV-geprüften Endkundenprodukts („E.ON WindGas“).
     
Das Power-to-Gas-Pilotprojekt in Falkenhagen1/9

Die Power-to-Gas-Anlage besteht u. a. aus einem alkalischen Elektrolyseur, einer Verdichtereinheit, einem elektrischen Anschluss an ein Umspannwerk, eine Messanlage, der Wasserstoffleitung mit Einspeisemöglichkeit in das Gasnetz und seit Mai 2018 einer Methanisierungseinheit. Die Anlagenteile sind in mehreren Containern untergebracht. Foto: Uniper

Blick in einen Container mit jeweils vier Elektrolyse-Stacks. Foto: Uniper

Im Reaktionsbehälter der Methanisierungsanlage werden Wasserstoff und Kohlendioxid, das aus biologischen Quellen stammt, zu „grünem“ Erdgas und Wasser umgewandelt. Die dabei entstehende Wärme wird über eine Hochdruck-Warmwasserleitung an die benachbarte Furnierfabrik abgegeben, die diese für ihre Produktionsprozesse benötigt. Das bei der Methanisierung anfallende Wasser wird in die Wasserversorgung der Elektrolyseanlagen zurückgeführt. Foto: Uniper

Bei der Gasaufbereitung erfolgt die Kondensat-Abtrennung und Trocknung. Hier wird dem grünen Erdgas das in der Herstellung erzeugte Wasser entzogen und das Gas zur Einspeisung auf Raumtemperatur abgekühlt. Foto: Uniper


Seit Juli 2017 wurde die bestehende Power-to-Gas-Anlage um eine Methanisierung und weitere dafür notwendige Komponenten erweitert. Diese Methanisierungsanlage wurde am 9. Mai 2018 feierlich eröffnet. Der regenerativ erzeugte Wasserstoff wird in diesem zweiten Schritt nun mit CO2 aus einer Bio-Ethanol-Anlage zu Methan (CH4), d. h. synthetischem Erdgas, umgesetzt. Die Methanisierungsanlage produziert bis zu 57 m³/h SNG (Synthetic Natural Gas, bei Normaldruck und -temperatur), was in etwa einer Leistung von 600 kWh/h entspricht. Zum Vergleich: Mit dieser Energiemenge könnte man eine 50-m²-Wohnung etwa einen Monat lang beheizen. Zudem wird die dabei entstehende Wärme von dem benachbarten Furnierwerk genutzt.

Die Methanisierung ist eine vielversprechende Lösung. Sie erlaubt den Umsatz großer Energiemengen und macht die gesamte Erdgasinfrastruktur aus Erdgasspeichern und -leitungen verfügbar. Gleichermaßen ist sie in der Lage, unterschiedliche Sektoren, wie den Strom- und Wärmemarkt sowie die Mobilität, miteinander zu koppeln.

Die Power-to-Gas-Technologie ist im Grundsatz verfügbar und einsetzbar – für die Markteinführung ist jedoch entscheidend, dass rechtliche Rahmenbedingungen angepasst werden. Denn erst, wenn Power-to-Gas nicht mehr als Letztverbraucher eingestuft wird und somit von unsachgemäßen Umlagen befreit wird, kann das volle Potenzial zur Unterstützung der Energiewende entfaltet werden.
René Schoof, Uniper Energy Storage GmbH


Die Methanisierungsanlage in Falkenhagen ist eine von insgesamt drei Versuchsanlagen, die im Rahmen des Projektes STORE&GO in Europa errichtet werden. STORE&GO wird von der Europäischen Union im Förderprogramm Horizon 2020 (Grant Agreement no. 691797) und der schweizerischen Eidgenossenschaft (Contract number 15.0333) mit einem Gesamtvolumen von 28 Millionen Euro unterstützt. 27 Partner aus Europa haben sich zusammengeschlossen, um ihre Kompetenzen in diesem europäischen Leitprojekt zu bündeln. Das Projekt steht unter der Leitung des DVGW.

Das Ziel von STORE&GO ist die gründliche Erforschung und Demonstration der Technologie sowie der technischen, ökonomischen, regulatorischen und sozialen Einflussfaktoren. Die Projektergebnisse werden dazu beitragen, das Potenzial und die Rolle von Power-to-Gas in dem sich wandelnden Energiesystem in Europa zu identifizieren und zu definieren.

Über die Autoren
René Schoof ist Fachabteilungsleiter Operational Performance Surface Storage Facilities bei der Uniper Energy Storage GmbH.

Maike Dupont ist bei der Uniper Energy Storage GmbH verantwortlich für den Bereich „Stakeholder Relations“.

Kontakt:
René Schoof
Uniper Energy Storage GmbH
Ruhrallee 80
45136 Essen

Tel.: 0201 94614-565

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