Power to Gas : Stand der Technik und Entwicklungstendenzen der Technologie

Abstract

Die Diplomarbeit ist in einen theoretischen und praktischen Teil unterteilt und behandelt das Verfahren Power-to-Gas von der Stromgenerierung mittels Windkraftanlagen über die Funktion der Methode selbst bis zur Endanwendung. Zweck dieser Arbeit ist es die Vor- und Nachteile beziehungsweise den Status Quo der PtG-Technologie aufzuzeigen und die Zukunftsperspektiven miteinander zu vergleichen. Zu Beginn dieser Arbeit wird auf die physikalischen und mechanischen Besonderheiten der Windkraftanlagen als auch auf deren unterschiedlichen Bauformen eingegangen. Des Weiteren werden die Verfahrensschritte Elektrolyse und Methanisierung im Detail beschrieben und im Bezug auf die unterschiedlichen Wirkungsgrade miteinander verglichen. Da für die Methanisierung der Reaktionspartner CO2 benötigt wird, werden auch mögliche Kohlendioxidquellen nähert betrachtet. Der zweite Teil der Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Anwendung der Power-to-Gas Technologie. Überblicksmäßig werden einige Anwendungsbeispiele angeführt. Der Beweis dafür, dass die Power-to-Gas Technologie schon längst dem Pilotanlagen Status entsprungen ist, ist die Anlage vom Automobilhersteller Audi in Werlte (Deutschland). Diese Anlage dient als Puffer und kompensiert etwaig anfallende Stromspitzen der Windkraftanlagen indem eine chemische Umwandlung von Strom in Wasserstoff beziehungsweise Methan stattfindet. Der Fahrzeughersteller bietet eine geeignete Lösung, nämlich die hauseigenen Fahrzeuge den Audi A3 g-tron und Audi A3 e-tron, für den anfallenden Überschussstrom als auch das in der Anlage produzierte Methan. Als zweites Beispiel wird die Möglichkeit der Eingliederung der PtG-Technologie in das bereits bestehendes Biomassekraftwerk in Oberwart beschrieben. Hier dient als Ausgangspunkt für die Berechnungen die bereits bekannte Produktgaszusammensetzung der KWK-Anlage. In drei unterschiedlichen Kalkulationen wird die Effizienz und das Optimierungspotenzial durch den Einsatz der Verfahrensschritte Elektrolyse und Methanisierung dargestellt. Somit wäre es auch möglich die KWK-Biomasseanlage in Oberwart bei auftretender Stromspitzen durch angrenzende Windkraftanlagen heranzuziehen, um die elektrische Überproduktion mittels chemischer Umwandlung ähnlich der Audi PtG-Anlage in Werlte umzusetzen. Als weiteres Anwendungsbeispiel für die PtG-Technologie wird das aktuelle Projekt Underground Sun Storage der Rohöl-Aufsuchungs Aktiengesellschaft (RAG) angeführt. Die RAG beschäftigt sich seit der Firmengründung im Jahre 1935 mit der Aufsuchung und Förderung beziehungsweise Speicherung von Erdöl und Gas. Eine Vielzahl an Erdgasspeicher der RAG werden in Österreich als Zwischenspeicher verwendet und aus diesem Grund wurde eine revolutionäre Idee geboren, um Stromspitzen effektiv nutzen zu können. Mit Hilfe der Elektrolyse kann die RAG die Stromüberproduktion, die durch die Windkraftanlagen generiert wird, chemisch umwandeln und im unterirdischen Gasspeicher zwischenspeichern. Bei Bedarf kann das Produkt Wasserstoff de Als finales Beispiel wird das Wind2Hydrogen Projekt der OMV Gas & Power GmbH beschrieben. Das W2H-Projekt ist ein realistischer Lösungsansatz um Stromspitzen effektiv nutzen zu können. Mit Hilfe der modularen Bauweise kann auf die vorherrschende Stromüberproduktion eingegangen und mittels der chemischen Umwandlung zur Gänze genutzt werden. In weiterer Folge kann das Produkt Wasserstoff entweder in Flaschenbündel zwischengespeichert oder direkt in das lokale Erdgasnetz eingespeist werden. m Speicher entnommen und rückverstromt werden. Die Power-to-Gas Technologie kann durch den geschickten Einsatz in verschiedenen Industriezweigen eine effektive Optimierung ermöglichen und somit einen Beitrag zur Energiewende als auch zur signifikanten Reduktion der Erdölabhängigkeit leisten.