Innovative Erzeugung von SNG und CNG aus biogenen Rest- und Abfallstoffen (Res2CNG) – Teilprojekt: Technisch-ökonomische Analyse

Das Vorhaben ist inhaltlich in das Verbundprojekt „Innovative Erzeugung von SNG und CNG aus biogenen Rest- und Abfallstoffen (Res2CNG)“ eingebunden. Am Verbundprojekt sind beteiligt: DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut (DVGW-EBI, Gesamtprojektkoordination), European Institute for Energy Research (EIFER), Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik (IFK, Universität Stuttgart), Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung (IER, Universität Stuttgart).

Aufgabenstellung des Verbundvorhabens ist die experimentelle und theoretische Betrachtung der Methan-basierten Kraftstofferzeugung aus biogenen Rest- und Abfallstoffen unter Einbindung von elektrolytisch erzeugtem H2. Ein Fokus liegt dabei auf der optimalen und effizienten Kohlenstoffausnutzung von Biomasse. Es sollen Reststoffe über eine Wirbelschichtvergasung in Synthesegas umgewandelt werden. Das Synthesegas wird, zusammen mit H2 aus einer effizienten Hochtemperatur-Elektrolyse, in Methan („SNG“) umgewandelt. Ziel ist dabei die möglichst komplette Umwandlung des Kohlenstoffs in CH4, anstatt wie üblich lediglich das CO zu methanisieren und das CO2 abzutrennen. Somit kann eine nahezu vollständige Kohlenstoffausnutzung der Biomasse garantiert werden. Durch die Integration von der bei Methanisierung anfallenden Prozesswärme im Vergasungsprozess und in der Hoch¬temperaturelektrolyse sowie durch die Nutzung des bei der Elektrolyse anfallenden O2 kann eine hohe Effizienz der Gesamtprozesskette erreicht werden. Die Untersuchungen zur Vergasung fokussieren sich auf die Verwertung von biogenen Reststoffen bei einer Fahrweise, die ein für die Methanisierung optimales Synthesegas erzeugt. Die für die jeweilige Prozesskette und Anlagengröße am besten geeigneten Methanisierungstechnologien sollen experimentell und theoretisch ermittelt werden. Die für die Systemeinbindung wichtigsten Parameter der Hochtemperatur-Elektrolyse sollen identifiziert und die Gesamtanlage durch eine Systemmodellierung ausgelegt und ausgewertet werden.

Es werden Handlungsempfehlungen vom IER gemeinsam mit den Projektpartnern erarbeitet. Die Handlungsempfehlungen werden abschließend in einem Leitfaden zusammengefasst, der Informationen und Daten für die praktische Umsetzung als auch Politikempfehlungen beinhaltet. Hierzu zählen u.a.:

• Zusammenstellung von technisch und ökonomisch vielversprechenden Anlagenkonzepten, Anlagengrößen (einzelne Prozessbestandteile) und Anlagenauslegungen in Abhängigkeit der jeweils relevanten Rahmenbedingungen wie u.a. die zeitlich und räumlich verfügbaren Mengen und Sortimente an biogenen Rest- und Abfallstoffen sowie des Angebotes (zeitlich, preislich) an regenerativ erzeugten Wasserstoff.
• Empfehlungen zur weiteren Technik- und Konzeptentwicklung, u.a. mit Blick auf eine verstärkte Nutzung der biogenen Rest- und Abfallstoffe in Baden-Württemberg zur Bereitstellung von Bio-SNG sowie eine weitere Etablierung der Verfahren zur Oxy-Vergasung (u.a. in Bezug auf logistische Aspekte, technische Weiterentwicklungen).
• Schlussfolgerungen hinsichtlich der Beiträge für den Kraftstoffsektor in Baden-Württemberg: Zur Beurteilung der Potenziale biogener Rest- und Abfallstoffe in Baden-Württemberg für eine Vergasung werden die Ergebnisse für BW insgesamt hochgerechnet und eine Einschätzung vorgenommen, welchen Beitrag biogene Rest- und Abfallstoffe in Baden-Württemberg bei der Erzeugung von Methan speziell im Kraftstoffsektor leisten können.
• Politische Empfehlungen können Bezug nehmen auf verschiedene Formen zu Fördermodellen oder auf Ergänzungen im EEG oder EWG. Dies soll auch die im Rahmen der Energiewende wichtige Fragestellung der Verwertung zunehmender fluktuierender Energien im Stromnetz (und damit verbundenen Herausforderungen zur Netzstabilität) berücksichtigen.