THE HYDROGEN AND
FUEL CELL CENTER

Virtuelles Institut: Strom zu Gas und Wärme in NRW

Hauptprojekt gestartet

Die Partner im Virtuellen Institut: "Strom zu Gas und Wärme"

Die Projekte sind gefördert durch das Wissenschaftsministerium NRW, Aktenzeichen 313 – 005 – 2014 – 506

Eine der großen gesellschaftlichen Herausforderungen ist die Transformation des hauptsächlich auf fossilen Energieträgern basierenden Energieversorgungssystems hin zu einer klimafreundlichen, zugleich sicheren und bezahlbaren Energieversorgung. Die sogenannte Energiewende und der daraus folgende Ausbau der erneuerbaren Energien gemäß den Zielen von Bund und Land NRW werden mittelfristig dazu führen, dass das zeitliche und örtliche Stromangebot nicht mit der Nachfrage übereinstimmt. Dementsprechend ist das zukünftige Energieversorgungssystem deutlich flexibler auszugestalten und es sind Möglichkeiten der Energiespeicherung zu schaffen.

"Strom zu Gas und Wärme" ist hierzu eine mögliche Antwort. Das "Virtuelle Institut: Strom zu Gas und Wärme" ist ein Verbund aus sieben Forschungsinstitutionen und untersucht im Auftrag des Ministeriums für Innovation, Wissenschaft und Forschung des Landes NRW die zur erfolgreichen Integration von erneuerbaren Energien erforderlichen Flexibilitätsoptionen.

Aktuell gestartet ist das Hauptprojekt, innerhalb dessen die Umsetzung der im Vorprojekt erstellten Forschungsagenda durch die Partner angestrebt wird. Das ZBT beteiligt sich im Wesentlichen in zwei Arbeitspaketen:

Potentielle Pfade der Energiewende

Ein wichtiges Ergebnis der Vorstudie ist die Herausstellung und Charakterisierung potentieller Energiepfade, wie sie sich bei einer zukünftigen Stromerzeugung aus zunehmend regenerativen Quellen darstellen und für die Erreichung der Klimaziele zielführend sind. Jeder Pfad steht dabei für einen zukunftsweisenden Technologieansatz, durch den das Gesamtsystem flexibilisiert und gleichzeitig die Effizienz sowie die Umweltverträglichkeit der Energiebereitstellung gesteigert werden soll. Das ZBT zeigt sich verantwortlich für die Analyse des Pfades "Regenerativer Wasserstoff für die dezentrale Nutzung". Es wird das Ziel verfolgt, über die qualitative Bewertung dieses Pfades hinaus auf der Grundlage der technischen, ökonomischen und ökologischen Daten, die bereits zum Teil durch das Vorprojekt bereitgestellt werden, eine detaillierte quantitative Bewertung durchzuführen.

Experimentelle Begleitforschung

Die Forschungsagenda aus dem Vorprojekt zeigt des Weiteren mit Hilfe der umfangreichen Steckbriefsammlung noch erhebliches Entwicklungs- und Optimierungspotential von Speichertechnologien auf, die zukünftig zum Ausgleich residualer Stromlasten erforderlich sind. Zu diesen Technologien zählen insbesondere die Elektrolyse sowie die Methanisierung zur Erzeugung von chemischen Energieträgern (H2 und CH4). Die experimentelle Begleitforschung beinhaltet für ZBT die systematische Betrachtung der Technologieoption „Katalytische Methanisierung“, also die Umwandlung von Wasserstoff und Kohlendioxid in einspeisefähiges synthetisches Erdgas (SNG) zur Einbettung in das integrierte System Strom-Gas-Wärme. Die Herausforderungen und Chancen, die sich für die Umsetzung dieser Technologie insbesondere an potentiellen Standorten in NRW ergeben, sollen erarbeitet werden. Parallel erfolgen die prozesstechnische Entwicklung und der Aufbau einer Methanisierungsanlage, eine umfassende Qualifizierung im Labor des ZBT sowie eine abschließende Demonstration im Systemverbund mit Elektrolyse und Gasendanwendungen am Standort des Gas- und Wärme-Instituts in Essen.

Die wesentlichen Ergebnisse des einjährigen Vorprojekts stehen hier zum Download bereit:

  • Abschlussbericht zur Entwicklung einer Forschungsagenda vor dem Hintergrund der spezifischen Rahmenbedingungen und Herausforderungen für NRW
  • Technologiecharakterisierungen in Form von Steckbriefen
  • Auswertung von Studien zu künftigem Bedarf an Stromspeicherung

Eine Broschüre zum Virtuellen Institut: "Strom zu Gas und Wärme" finden Sie auf der Website der EnergieAgentur.NRW.