DUISBURG Power-to-Gas-Technologien zur Umwandlung von Strom in speicherbares Gas sind der Treiber der Sektorenkopplung und können in einem zukünftigen Energiesystem als ausgleichende und stabilisierende Flexibilitätsoption die Nutzbarkeit von Strom aus erneuerbaren Energiequellen erhöhen. Damit können sie maßgeblich zur Verminderung von Treibhausgasemissionen beitragen.
In dem Verbundvorhaben PtG-MSE wurde ein Power-to-Gas-Testfeld am Standort des ZBT - Zentrum für BrennstoffzellenTechnik in Duisburg als Pilot- und Demonstrationsplattform im Technikumsmaßstab von mehreren 10 kW errichtet. Es wurde eine detaillierte Analyse von unterschiedlichen Anlagen und Technologieketten vor dem Hintergrund der Sektorenkopplung durchgeführt. Bei der Bearbeitung kooperierten die drei Konsortialpartner LTT, YNCORIS und ZBT in den Schwerpunkten Anlagentechnik und Energiemanagementsystem.
Im ersten Schwerpunkt erfolgten die Dimensionierung, die Entwicklung sowie der Aufbau von Anlagen auf dem H2-Testfeld des ZBT, die dynamische verfahrenstechnische Prozessmodellierung und die praktische Erprobung von Einzelsystemen und Systemketten. Hierbei wurden innovative Power-to-Gas-Technologien wie ein PEM-Elektrolyseur, eine Direct-Air-Capture-Anlage zur CO2-Gewinnung aus der Luft und eine Anlage zur chemischen Methanisierung sowie etablierte Technologien wie eine Photovoltaikanlage, Gas-Speicher, Ladesäulen für Elektrofahrzeuge etc. kombiniert eingesetzt. Durch ganzheitliche Vernetzung und Digitalisierung aller Anlagen und den Aufbau von Datenbanken wurde eine zielgerichtete Erfassung von Betriebskenndaten etabliert sowie eine zentrale Anlagensteuerung entwickelt.
Parallel hierzu erfolgte im zweiten Schwerpunkt die Modellierung, Simulation und Analyse der Einzel-Anlagen und Systemketten, die Implementierung von Prognosemodellen sowie die Erstellung und Anwendung unterschiedlicher Betriebsführungskonzepte u.a. durch die Anwendung einer Superstrukturanalyse. So konnten an beispielhaften Szenarien regelbare und nicht regelbare Technologiebausteine eines zukünftigen Sektoren-gekoppelten Energiesystems aufeinander abgestimmt und somit eine Steigerung der Effizienz und des ökologischen Nutzens von Anlagen vorausgesagt werden.
Einen derartigen Power-to-Gas-Anlagenverbund als Kombination aus innovativen und etablierten Anlagen aufzubauen, zu betreiben, parallel dazu dynamisch zu simulieren sowie unter Gesichtspunkten der Sektorenkopplung einer Energiesystemoptimierung zu unterziehen, war insgesamt eine herausfordernde innovative Aufgabenstellung, die die Partner nun gemeinsam erfolgreich abgeschlossen haben. Die errichtete Anlagentechnik sowie die entwickelten Modelle und Methoden stehen weiterhin zur Verfügung, um Fragestellungen rund um Power-to-Gas und Sektorenkopplung zielgerichtet bearbeiten zu können.
Abteilung Energieträger und Prozesse
Ansprechpartner:
Dr. Ulrich Gardemann
Gruppenleiter Methan-Technologien
u.gardemann(at)zbt.de
Henning Winter
Presse- und Öffentlichkeitsarbiet
h.winter(at)zbt.de
Projektpartner:
Gefördert durch:
Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen
Europäische Union
