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Membrananlage

01. April 2019

CO2 für PtG-Prozesse

Bewertung von Quellen und Abtrennungsverfahren zur Bereitstellung von CO2 für PtG-Prozesse (G 201621)
Membrananlage; DVGW, Roland Horn
Forschungsprojekt
Projektbeschreibung

Projektlaufzeit: 09.2016 - 04.2019

Projektstatus: abgeschlossen

Förderkennzeichen: G 201621

Ziele und Methodik

Ziel dieser Studie bestand darin, alle möglichen CO2-Quellen zu erschließen, die perspektivisch beim Prozess der Methanisierung und der Herstellung von erneuerbarem Methan verwendet werden können. Da CO2 nur selten in reiner Form zu Verfügung steht, muss es aus anfallenden Prozess- oder Abgasströmen abgetrennt werden. Als CO2-Quellen können sowohl Gasströme aus industriellen Prozessen, wie zum Beispiel aus Kalk- oder Zementfabriken, in Betracht kommen, als auch CO2 aus regenerativen Quellen jenseits von Biogas.

Im Fokus der Untersuchungen standen folgende Aspekte:

  • räumliches und mengenmäßiges Vorkommen von CO2-Quellen in Deutschland sowie deren Beschaffenheit
  • ökologische Bewertung von CO2-Quellen
  • Überblick über den CO2-Zertifikatehandel, die geltenden Regelwerke und sonstigen regulatorischen Rahmenbedingungen
  • Verfahren zur CO2-Abtrennung aus Gasströmen
  • Kombination von CO2-Quellen, Abscheideverfahren und SNG-Syntheseprozesse zu quellenspezifischen Prozessketten sowie deren technische und ökonomische Betrachtung

 

Hintergrund und Ergebnisse

Eine erfolgreiche Gestaltung der Energiewende ist nur über einen technologieoffenen Ansatz möglich. Der Austausch von Erneuerbaren Energien zwischen den Sektoren ist notwendig und kann über Erneuerbare Gase (Wasserstoff und Methan) in Kombination mit der Erdgasinfrastruktur erreicht werden. Die Erzeugung dieser Energieträger kann durch Elektrolyse und überschüssigen Strom erfolgen.

Bisher ist die vorhandene Infrastruktur nur für eine Beimischung von bis zu 10 Vol.-% Wasserstoff ausgerichtet. Ein größeres Potenzial bietet derzeit die Speicherung von synthetisch erzeugtem Methan (SNG), welches mittels Methanisierung aus Wasserstoff und CO2 hergestellt und ohne Restriktionen in das Erdgasnetz eingespeist werden kann. Für die Bewertung der Potenziale von erneuerbarem Methan in einem zukünftigen Energiesystem ist es daher erforderlich, die deutschlandweit verfügbaren CO2-Mengen zu kennen und räumlich verorten zu können.

In der vorliegenden Studie wird gezeigt, dass in Deutschland sowohl heute als auch in Zukunft CO2 aus verschiedenen Quellen in ausreichenden Mengen vorhanden ist und für die Erzeugung von gasförmigen und flüssigen Energieträgern sowie Chemikalien zur Verfügung stehen wird. Bereits heute sind geeignete Technologien für die Bereitstellung von CO2 aus industriellen Abgasen und der Luft vorhanden. Diese sind zum Teil bereits langjährig erprobt und im Einsatz, beispielsweise im Bereich der Erdgas- und Erdölverarbeitung, der Wasserstoff- oder Biogaserzeugung.

Kostenentwicklung von synthetischem Methan aus Biogas und Power-to-Gas
Kosten von synthetischem Methan aus Biogas und Power-to-Gas © DVGW

Im direkten Vergleich mit fossilen oder rein strombasierten Lösungen sind die Kosten der erneuerbaren gasförmigen Energieträger ohne zusätzliche regulatorische Maßnahmen jedoch kaum marktfähig. Effizienzsteigerungen und Kostenreduktion sind zwar durch technologische Weiterentwicklungen möglich, insbesondere über Prozessketten und Kopplung mit bestehenden Bioenergieprozessen. Dennoch muss der systemische Vorteil der auf chemischen Energieträgern basierenden sektorübergreifenden Lösung gegenüber einer reinen Elektrifizierung „eingepreist“ und gezielte Marktanreize durch Förderung von Power-to-Gas- und Methanisierungs-Anlagen geschaffen werden.

Ansprechpartner
Bei Fragen zum Forschungsprojekt wenden Sie sich bitte an folgenden Ansprechpartner
Dr. Michael Walter
Hauptgeschäftsstelle / Technologie und Innovationsmanagement

Telefon+49 228 91 88-845