Verbundvorhaben: EnerOptA - Energetische und ökonomische Optimierung des Anfahrverhaltens von PtG-Synthesereaktoren durch Wärmespeicher - Teilprojekt WIN: Bau und Inbetriebnahme der Feldanlage des innovativen Reaktorkonzeptes
Zeitraum
2021-07-01 – 2025-06-30
Bewilligte Summe
336.677,79 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EI3047B
Leistungsplansystematik
Strombasierte Erzeugung gasförmiger Energieträger [EA2741]
Verbundvorhaben
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESI3)
Förderprogramm
Energie
Um überschüssigen Strom mit Hilfe von synthetischem Erdgas zu speichern, wird der Strom in einer Elektrolyse zur Wasserstoffproduktion genutzt (Power-to-Gas), dieser anschließend mit Kohlenstoffdioxid vermischt und in einem PtG-Synthesereaktor (Methanisierungsreaktor) zu synthetischem Erdgas (SNG) umgewandelt. Das synthetische Erdgas kann nach einer beliebigen Speicherdauer aus dem Erdgasnetz entnommen und mit Gasmotoren oder Gasturbinenkraftwerken wieder in elektrische Energie gewandelt werden. Bisher ist jedoch insbesondere das An- und Abfahren der Methanisierungsreaktoren entsprechend der Verfügbarkeit von Sonnen- und Windstrom mit einem hohen Energieaufwand verbunden. So müssen nach einer Betriebsunterbrechung sowohl die Eduktgase als auch der gesamte Reaktor samt Katalysator wieder auf Betriebstemperatur (> 300 °C) gebracht werden. Beträchtliche monetäre Aufwendungen sowie eine damit einhergehende Gefährdung des Businesscase sind die Folge. Je nach Design der Reaktoren und Katalysatorschüttung (Masse, Materialien und zugehörige Wärmekapazitäten, Isolierung, Art der zur Aufheizung verwendeten Wärmequelle) ist dabei mit Kosten zwischen 5 und 20 T€ pro Jahr zu rechnen (Verluste aufgrund langwieriger Aufheizprozesse und entsprechende Anlagenstillstandzeiten sind dabei noch unberücksichtigt). Vor diesem Hintergrund ist es das Ziel des Projektes, das energieintensive Anfahren von PtG-Synthesereaktoren unter technischen und ökonomischen Gesichtspunkten zu optimieren. Dazu soll ein innovatives Reaktorkonzept mit integriertem Wärmespeicher entwickelt werden und als Ergebnis dieses Projektes vorliegen. Das Reaktorkonzept soll abschließend an einer Biogasanlage getestet werden. Konkret soll die Abwärme des Methanisierungsprozesses während der Betriebsphase gespeichert und nach Betriebsunterbrechungen (etwa in Zeiten ohne Stromüberschüsse) zum Anfahren des Methanisierungsreaktors verwendet werden.