Power to Gas-Speichertechnologie

Die Verfügbarkeit von Wind - und Sonnenenergie ist witterungsabhängig und somit häufig nicht bedarfsgerecht. Daher sind für eine zukünftige Stromversorgung aus erneuerbaren Energien (EE) neben intelligenten Netzstrukturen auch langfristige Speichermöglichkeiten notwendig. Durch diese Speicher soll das zuvor gespeicherte Überangebot an Strom aus sonnen- und windreichen Zeiten zurückgegriffen werden. Das Demonstrationsprojekt Power to Gas in Ibbenbüren ist ein Beitrag zur Entwicklung zukünftiger Speichertechnologien für Überschussstrom aus erneuerbaren Quellen.

Die Power to Gas- Speichertechnologie hat den Vorteil, dass sie durch die Nutzung des bestehenden Gasnetzes und der großen Kapazitäten der bereits vorhanden Untertagegasspeicher über eine große Speicherdimension verfügt. Neben der Stromspeicherung kann das erzeugte Gas auch im Wärme- oder Mobilitätsmarkt eingesetzt werden.

Mittels einem innovativen Elektrolyseur wird auf Basis der Proton Exchange Membrane-Technologie aus EE-Strom Wasserstoff erzeugt und dieser in das Erdgasnetz einspeist. Die direkte Wasserstoff- Einspeisung in das Gashochdrucknetz wird ohne zusätzliche Verdichtung realisiert. Durch diese Vernetzung unterschiedlicher Energiesysteme entsteht eine integrierte Systemlösung mit höchster Energieausnutzung.

Der Prozess der Elektrolyse führt zu einer Erhöhung der Temperatur des Wassers, das mittels Wärmetauscher gekühlt wird. Dieser stellt die Abwärme der benachbarten Gasdruckregel- und Messanlage zur Verfügung. Das aus dem überregionalen Netz ankommende Erdgas wird für die Einspeisung in das regionale Hochdrucknetz gefiltert und dann vorgewärmt. Das Vorwärmen ist erforderlich, da es sich bei der anschließenden Druckreduzierung abkühlt. In der dafür notwendigen Gasdruckregel- und Messanlage wird die ausgekoppelte Abwärme aus dem benachbarten Elektrolyseur zur Gasvorwärmung verwendet. Somit kann der sonst notwendige Erdgaseinsatz zur Gasvorwärmung deutlich reduziert werden.

Durch die Nutzung der Prozesswärme der Power to Gas-Anlage wird der Gesamtwirkungsgrad gesteigert. Die mehrfache Abwärmenutzung erlaubt eine EE-Stromspeicherung aus mit einem Nutzungsgrads von ca. 75 %. Die Rückverstromung erfolgt mittels Blockheizkraftwerk (BHKW).

Mithilfe dieses Demonstrationsprojektes können Betriebserfahrungen zum Einsatz eines Elektrolyseurs im Kontext regenerativer Energieerzeugung genutzt werden. Ferner erfolgt ein Wissensaufbau zu wirtschaftlichen Parametern.