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Industrielle Power-to-Gas-Anlage mit biologischer Methanisierung

Mehr Effizienz mit biologischer Methanisierung
Grünes Licht für industrielle Power-to-Gas-Anlage

In Dietikon im Kanton Zürich baut der schweizerische Energieversorger Limeco mit den Viessmann-Tochterunternehmen Microbenergy und Schmack Biogas die weltweit größte Power-to-Gas-Anlage (PtG), in der Wasserstoff mikrobiologisch zu Methan umgewandelt wird. Die Technologie wurde von Microbenergy entwickelt und zur technischen Reife gebracht.

Nachdem der Spatenstich im Frühjahr 2020 erfolgte, soll die PTG-Anlage in Dietikon in einem Jahr in Betrieb genommen werden. Für den Bau der Anlage ist Schmack Biogas verantwortlich. Durch die Verbrennung von erneuerbarem Gas anstelle von Heizöl werden dann jährlich 4000 bis 5000 t weniger CO2-Emissionen entstehen, was dem Verbrauch von ungefähr 2000 Haushalten entspricht.

Limeco startet das Projekt unter den Prämissen der schweizerischen Energiestrategie 2050, die auf Atomausstieg, die Reduktion von Treibhausgasen und den Ausbau von erneuerbarer Energie wie Solar- oder Windkraft setzt. Für Patrik Feusi, Geschäftsführer bei Limeco, ist die PtG-Technologie der Schlüssel für ein regionales umweltfreundliches Energiekonzept: „Wir engagieren uns tagtäglich für die saubere Zukunft. Mit Strom aus unserer Kehrichtverwertungsanlage und dem Klärgas aus unserer Abwasserreinigungsanlage liefern wir die zwei wichtigsten Zutaten im Power-to-Gas-Prozess am gleichen Standort. Darum macht das erste Schweizer Hybridkraftwerk genau hier in Dietikon Sinn.“

So funktioniert Power-to-Gas

Wasserstoff als wichtige Zutat, wie Feusi es nennt, wird mithilfe eines Elektrolyseurs erzeugt, in diesem Fall von der PEM (Proton Exchange Membrane)-Elektrolyseanlage von Siemens. Sie spaltet Wasser in die beiden Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff und hat eine Leistung von insgesamt 2,5 MW. Damit erzeugt die Anlage bis zu 450 Nm³/h Wasserstoff. Zusammen mit Kohlenstoffdioxid aus dem Klärgas der Abwasserreinigungsanlage kann der Wasserstoff unter Einsatz von Strom zur Ezeugung von Methan genutzt werden. Die elektrische Energie hierfür kommt ebenfalls direkt vom Standort, und zwar von der Kehrichtverwertungsanlage.

Die andere Art der Methanisierung

Grundsätzlich gibt es zwei Arten, um aus Wasserstoff Methan zu erzeugen: eine technische und eine biologische Methanisierung. Erstere ist ein chemisch-katalytisches Verfahren, bei dem Wasserstoff bei einer Temperatur von 300 °C und einem Druck von 60 bar unter Zugabe von Kohlenstoffdioxid zu Methan umgesetzt wird. Für die zweite Variante, die biologische Methanisierung wie sie auch am Limeco-Standort in Dietikon zum Einsatz kommen wird, braucht es weder hohe Temperaturen noch großen Druck. Sie setzt vielmehr auf Mikroorganismen, genauer Archaeen, die aus Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid Methan erzeugen. Dank der einfachen Betriebsbedingungen von 60 °C und 6 bar arbeitet das biologische Verfahren besonders energieeffizient und flexibel – im Vergleich zur chemisch-katalytischen Methode.

Mehrjährige Pionierarbeit

2011 hatte die Microbenergy GmbH, ein Tochterunternehmen der Viessmann Group, ihre Entwicklungsarbeit für diesen neuen biologischen Ansatz aufgenommen. Vier Jahre später, 2015, gelang es den Pionieren weltweit erstmals Methan, das von Mikroorganismen produziert wurde, ins Erdgasnetz einzuspeisen. Für die bestmögliche technische Umsetzung der natürlichen Umwandlung hat das Unternehmen das Bion-Verfahren entwickelt. Es entsteht erneuerbares Gas mit 95 bis 100-prozentigem Methangehalt, das, wie oben beschrieben, mit relativ geringem Betriebsaufwand aus Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid erzeugt und dann ins Erdgasnetz eingespeist werden kann

Enormes Potenzial für Power-to-Gas

Das Projekt ist durch die Kooperation der Limeco mit der Swisspower AG und regionalen Energieversorgungsunternehmen breit abgestützt. Sie alle sehen ein enormes Potenzial für Power-to-Gas in der Schweiz. Alleine mit PtG-Anlagen an den 100 größten Abwasserreinigungsanlagen der Schweiz könnte der Energiebedarf von über 250 000 Personen gedeckt werden.

Nicht nur für die Schweiz ist dieses Potenzial groß, denn erneuerbares Gas wird langfristig seinen Platz in der gesamten Energiewende haben. So kann Strom aus fluktuierenden erneuerbaren Energien wie Wind- und Solarkraft mithilfe von PtG als Methan im Erdgasnetz speicherbar gemacht werden. Diese intelligente Verknüpfung der beiden Energiesysteme Stromnetz und Gasnetz bietet einen entscheidenden Vorteil: Sie macht „überschüssigen“ Strom effektiv nutzbar. Während nämlich momentan Windräder bei zu viel Wind und Photovoltaikanlagen bei zu viel Sonne abgeschaltet werden, weil die erzeugte Energie nicht gespeichert werden kann, nutzt die Power-to-Gas-Technologie dieses Energieplus und speichert es. Über das Erdgasnetz steht die erneuerbare Energie dann auch für andere Verwendungszwecke wie die Wärmeerzeugung oder die Mobilität, zur Verfügung.

MicrobEnergy GmbH, Schwandorf


Autorin: Eva Sonnleitner

Marketing und Biologie,
Microbenergy

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