Power-to-Gas Umsetzung in Österreich

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1 Power-to-Gas Umsetzung in Österreich DI. Dr. Horst Steinmüller Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität Linz

2 DAS ENERGIEINSTITUT HEUTE (1) Das Energieinstitut der Johannes Kepler Universität zeichnet sich besonders dort aus, wo einzeldisziplinäre Forschung an ihre Grenzen stößt. Denn die drei Abteilungen des Instituts (Energiewirtschaft, Energierecht, Energietechnik) ermöglichen eine umfassende und fächerübergreifende Analyse des Zukunftsthemas Energie. Schwerpunktmäßig widmet sich das Energieinstitut volkswirtschaftlichen Betrachtungen von energiepolitischen Fragestellungen, aktuellen Fragen des österreichischen Energierechts, der Forcierung von Energieeffizienz sowie der optimierten Nutzung von biogenen Reststoffen. 2

3 DAS ENERGIEINSTITUT HEUTE (2) Mit diesem Engagement vermag das Energieinstitut nicht nur wichtige Beiträge für die tagespolitische Diskussion zu liefern, sondern leistet auch dort Pionierarbeit, wo die Fragen in der Fachöffentlichkeit erst im Entstehen sind. Dies geschieht in enger Zusammenarbeit mit öffentlichen Institutionen, anderen wissenschaftlichen Instituten und Unternehmen. Um die wissenschaftlichen Aufgaben für die Auftraggeber zufriedenstellend lösen zu können, wird auch mit nationalen und internationalen Universitäten, außeruniversitären Forschungsinstitutionen und firmeneigenen Forschungsabteilungen sehr eng zusammengearbeitet. 3

4 PROJEKTE UND STUDIEN In Summe wurden seit der Gründung 170 Forschungsprojekte bearbeitet. 32 Dissertationen (14 davon institutsintern betreut). 32 Diskussionspapiere sowie über 30 Bücher und eine Vielzahl an wissenschaftlichen Artikeln international und national veröffentlicht. 4

5 Forschungsschwerpunkt Power-to-Gas am Energieinstitut an der JKU Linz Seit dem Jahr 2008 beschäftigt sich das Energieinstitut an der JKU Linz mit dem Thema Power-to-Gas In Kooperation mit dem LIOS/JKU (Prof. Sariciftci) und dem Institut für Betriebliche und Regionale Umweltwirtschaft der JKU wurde im Auftrag der SolarFuel GmbH eine erste Systemanalyse durchgeführt Es folgten Forschungsaufträge von österreichischen und deutschen Energieunternehmen: Machbarkeitsstudien Sensitivitätsanalysen Ökonomische, ökologische und rechtliche Analysen Im Jahr 2012 erfolgte durch das Energieinstitut an der JKU Linz der Beginn der Koordination von F&E-Aktivitäten in Österreich zu Powerto-Gas 5

6 Übersicht Aktivitäten in Österreich 6

7 Aktivitäten in Österreich Projekt von Fronius International (Anlage in Planungs- bzw. Errichtungsphase): Autonome Energieversorgung im Ein- und Mehrfamilienwohnbaubereich durch Nutzung einer dezentralen Langzeitspeicherung (Projekt gefördert im FFG-Basisprogramm) Quelle: Fronius International GmbH Photovoltaikanlage, Wechselrichter, Verbraucher, Kurzzeitspeicher, (Akkumulatoren), Langzeitspeicher (Fronius Energiezelle und Wasserstoffspeicher) und Wärmespeicher 7

8 Aktivitäten in Österreich Projekt von Oö. Ferngas Netz GmbH und Fronius International Wasserstoffeinspeisung ins Erdgasnetz 8

9 Quelle: Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität Linz Aktivitäten in Österreich mit EI Beteiligung Auftrag des Austrian Center of Competence in Mechatronics (ACCM) an das LIOS/JKU: Power to Gas zyklische/reversible Elektrolysesysteme abgeschlossen Auftrag des ACCM an das Energieinstitut ad JKU Linz: Power to Gas Systemanalysen abgeschlossen Förderung des BMWFJ für das Energieinstitut an der JKU Linz (Einbindung von MU Leoben, TU Wien, JKU/LIOS, ) Power to Gas Markt- und Technologiescouting und -analyse laufend Research Studio Austria: Projekt EE-CH4 (Weiterentwicklung Methanisierung) in Startphase PL Prof. Lehner, MUL Vorbereitung eines RSA 2013 im Bereich Wasserstoff-Produktion Research Studio Austria: Projekt OptFuel (Prozessentwicklung, CO2- Bindung) in Startphase PL Dr. Steinmüller, EI JKU Weitere nationale Projekte wind2hydrogen und Sun Storage Lehen 9 Stakeholder-Plattform Power-to-Gas Testbed Power-to-Gas im Jahr 2014

10 RSA-Projekt Optfuel Antragsteller: Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität Linz GF DI Dr. Horst Steinmüller PROFACTOR GmbH DI Manfred Reiter wissenschaftliche Projektpartner Montanuniversität Leoben Institut für Verfahrenstechnik des industriellen Umweltschutzes Univ.-Prof. DI Dr.-Ing. Markus Lehner TU Wien Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Technische Biowissenschaften Ao.Univ.Prof. DI Dr. Anton Friedl Ass.Prof. DI Dr. Michael Harasek 10

11 RSA-Projekt Optfuel Übersicht Gesamtprozess RSA - OptFuel Überschussstrom H 2 O 5) Elektrolyse zur H 2 - Produktion H 2 4a) Biologische CO 2 - Verwertung EtOH, BuOH flüssige Produkte wie Ethanol, Butanol oder organische P-14 Säuren 6a) Flüssig-Produkt- Aufbereitung H 2, CO 2 H 2 H 2, CO 2 4b) Chemische Methanisierung CH 4, CO 2, H 2 Reststoffbiomasse 1) Rohstoffgewinnung und -vorbehandlung H 2, CO 2 2) H 2 -Fermentation mit CO 2 -Strippung 3) Biogasprozess 6b) Methanaufbereitung CH 4, CO 2 Synmethan; CH 4 96% CO 2 CO 2 7) öknomisch-ökologische Prozessbewertung und verfahrenstechnische Auslegung 11

12 RSA-Projekt Optfuel Ziele Optfuel (I) Überblick über den Forschungs- und Entwicklungsstatus der einzelnen Verfahrensschritte und Mengenpotentiale an Reststoffbiomasse in Österreich Substrateinfluss /-vorbehandlung auf die H 2 -Fermentation Bestimmung der Reinheitsanforderungen des H 2 /CO 2 -Gemisches auf die CO 2 -Verwertungsmodule Bestimmung der Effizienz der CO 2 -Strippung zur Steigerung der H 2 -Ausbeute Umsatz- und Kinetikuntersuchungen zur biologischen CO 2 -Verwertung und chemischen Methanisierung Quantifizierung des Energieaufwands bzw. der Selektivität bei der Produktreinigung 12

13 RSA-Projekt Optfuel Ziele Optfuel (II) Ermittlung kombinierter verfahrenstechnischer Rahmenbedingungen der Einzelprozesse im RSA-OptFuel Effektivität der Speicherung von Überschussstrom durch die Einbindung der Wasserstoffelektrolyse in biotechnologische Prozesse ökonomische und ökologische Prozessbewertung Ermittlung spezifischer Gestehungskosten für alle Produkte der OptFuel-Prozesse Sensitivitätsanalyse zu Substratpreis, Produktpreis und Strombezugskosten bzw. -einnahmen CO 2 -Bilanz über ein Life Cycle Assessment Kostenabschätzung einer Demo-Anlage 13 OptFuel 19. November 2012, EIJKU

14 RSA-Projekt EE-Methan aus CO 2 Entwicklung eines katalytischen Prozesses zur Methanisierung von CO 2 aus industriellen Quellen Anpassung der Methanisierung auf die spez. Anforderung bei PtG: Entwicklung von Wabenkatalysatoren mit robusten katalytisch wirksamen Spezies Spezielles Reaktorkonzept (Hordenreaktor) ermöglicht Auskopplung der Reaktionswärme und Gasrückführungen bzw. Einspeisungen Reaktorkonzept auch für kleinere, dezentrale Einheiten einsetzbar, modularer Aufbau erleichtert Scale-up Wirkungsgradverbesserung durch optimale Betriebsbedingungen, Entwicklung von Konzepten zur Wärmeauskopplung (Synergien mit CO2-Lieferanten) Aufbereitung der Produktgase mittels Membranverfahren zur Einspeisung ins Erdgasnetz Ökonomische und ökologische Gesamtbetrachtung des Prozesses (inklusive Gesamt-CO2-Bilanz) Ausarbeitung eines Basic Engineering für eine Pilotanlage am Ende des RSA 14

15 RSA-Projekt EE-Methan aus CO 2 Partner im Projekt: Montanuniversität Leoben - Institut für Verfahrenstechnik des industriellen Umweltschutzes (Konsortialführer) Profactor GmbH TU Wien - Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Technische Biowissenschaften Repotec renewable power technologies Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität Linz Porzellanfabrik Frauenthal Axiom Angewandte Prozesstechnik 15

16 Vernetzung RSAs mit neuen Projektpartnern 16

17 Danke für die Aufmerksamkeit! Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität Linz Altenberger Straße Linz AUSTRIA Tel: Fax: office@energieinstitut-linz.at 17