etogas GmbH Stephan Rieke: Power-to-gas: Aktueller Stand

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1 etogas GmbH Stephan Rieke: Power-to-gas: Aktueller Stand ReBio e.v. Fördervereinssitzung, Brakel: etogas GmbH Industriestraße 6, D Stuttgart Struktur: Speicherung von EE über erneuerbares Methan als Systemansatz bidirektionale Kopplung Strom- Gasnetz Status Aktivitäten SolarFuel konkrete Projektumsetzung 25 kw Projekt Rohbiogasmethanisierung Bad Hersfeld (IWES) 250 kw Projekt Stuttgart 6,3 MW Projekt Audi Aktuelles Design Elektrolyse/Methanisierung etogas GmbH Industriestraße 6, D Stuttgart

2 AUDI with SolarFuel among the Top 50 Disruptive Companies Quelle: MIT Technology Review, 2013 etogas verknüpft bidirektional die existierenden Infrastruktureinheiten Stromnetz und Gasnetz zur Speicherung von EE Ökostrom Systemintegratorfunktion von Gasnetz als Flexiblitsierungselement und Energiesystemdienstleister Wind Sonne GuD / BHKW Heizenergie Mobilität VERSTROMUNG STROMSPEICHERUNG Atmosphäre Biogas/Klärgas Brauereien Stahl, Zement CO 2 CO 2 etogas Hardware Elektrolyse / H 2 -Tank H 2 CH 4 CO 2 Methanisierung H 2 Quelle: etpgas/zsw -3- Stromnetz Gasnetz Gas- speicher -4-

3 Gas-Strom Konvertierungs der γ-anlage (2015) liegt bei >60 Prozent (>80% mit Wärmenutzung), Erdgassubstitut ist einspeisefähig Eta-Rückverstromung: KWK/Gasturbinen ohne Wärmenutzung: 35-40%, mit Wärmenutzung ca. 68% Strom Elektrolyse Konvertierungsrate mit CO2 aus Biogas/Klärgas 98.9% 61,6% 100% 11.7% Substitute Natural Gas (SNG) HT Abwärme Plattenreaktor, T>300 C Strom CO 2 -Verdichtung 1.1% 26.7% NT Abwärme, T > 100 C s. KWK- Integration Gaszusammensetzung vor und nach Methanisierung, Vol. %, Wobbeanpassung äquivalent Biomethaneinspeisung Edukt-Gas H Synthesereaktion Volumenabnahme 5:1 CH 4 -reiches Produkt-Gas (SNG) 95,1 CH 4 2,9 2, CO 2 H 2 CO 2 Quelle: etogas Pipeline of PtG Projekten bis zur großtechnischen Realisierung im realen Markt durch Audi mit 6,3 MW el Anlage Konsequente Schritte in der Anlageentwicklung mit verschiedenen Eduktgasen von rein CO2, Rohbiogas, Synthesegasmischungen oder Klärgas Beta-Anlage 2013 Werlte IWES 2012 Morbach Hersfeld 2009 Alpha-Anlage 2010-Anlage an Biogasanlage 250 kw, ZSW 2012 Stuttgart 2011 Quelle: etogas ZSW

4 Gesicherte Fahrplan gerechte Stromerzeugung aus Kombination Biogas- BHKW/PtG/WKA Anlagen Kombination und Rohbiogasmethanisierung 7500 Biogasanlagen mit ca. 3 GW el und ca. 12 GW el Wind sind voll flexibel, planbar in der Fahrweise mit PtG PtG Anlage mit Rohbiogas als CO 2 Quelle (keine BGAA notwendig) PtG Anlage Gasnetz Strom Trafo Hochdruck- Elektrolyseur 100 % CH 4 Strom Methanisierungsreaktor Biogas BHKW BHKW Gaseinspeiseanlage 900 Gastankstellen CH 4 /CO 2 Rohbiogas Fahrplan BK WKA/BG/PtG Quelle: etogasl Biogasanlage Rohbiogasanlage niebüll_13_6_2013.pptx -7- Wärmemanagement PtG Alpha Anlagen Betrieb mit Rohbiogas als Direktmethanisierung Gasbeschaffenheit der 25 kw Alpha Anlage im Test Bad Hersfeld mit Rohbiogas 2012/2013 Quelle: etogas, IWES

5 Dynamikverhalten von Festbettreaktor im Rohbiogasbetrieb Projekt IWES Zugabe von Wasserstoff mit einer Rampe von 1 Nm³/h/min. Biogas wird stöchiometrisch zugegeben Quelle: etogas/iwes, 2013 Dynamikverhalten von Festbettreaktor im Rohbiogasbetrieb Projekt IWES Fahrweise: Stöchiometrische Zugabe von Biogas zu einem vorhandenen Wasserstoff-Volumenstrom Quelle: etogas/iwes

6 Audi Ansatz: CO2 arme Langstreckenmobilität auf Basis PtG und CNG Quelle: Audi Audi Ansatz: Projekt Werlte mit SolarFuel PtG Anlage 6,3 MW el Quelle: Audi

7 Audi e-gas Projekt Umsetzung Anlage Werlte Projektstart bis heute Quelle: Audi Audi Vertriebskonzept e-gas auf Basis PtG und CNG Quelle: Audi

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9 2 Audi Projekt Werlte: Power-to-Gas Anlage von etogas Status 6,3MW el β-plant plant for Audi at Werlte electrolyzer hall methanation reactor feed-in station to gas-grid Quelle: Audi/etogas -17- Audi Projekt Werlte: Baustand Quelle: Audi

10 Quelle: niebüll_13_6_2013.pptx ETOGAS 2 The worldwide largest Power-to-Gas plant from etogas Status 6,3MW el β-plant plant for Audi at Werlte including heat management utilization concept Audi e-gas plant Source: Audi/etogas existing biogas plant of EWE Energie AG

11 2 The worldwide largest Power-to-Gas plant from etogas Electrolysis with 2 MW el units Quelle: Audi/etogas 2 The worldwide largest Power-to-Gas plant from etogas Methanation reactor with fixed bed reactor type (molten salt) Quelle: Audi/etogas

12 Tageslastgang in einem Energieszenario ohne EE Einspeisung für PSW Quelle: etogas Umweltbilanz am Beispiel Kompaktklasse Laufleistung: km CO 2 - Äquivalente [g/km] - 85% CO 2 (well-to-wheel) CO 2 -Emissionen well-totank CO 2 -Emissionen tank-towheel CO 2 -Emissionen Fahrzeugherstellung Benzin CNG BioMethan (Mais) BEV (EU- Strommix) BEV (Windstrom) e-gas (Windstrom) Ein mit e-gas betriebenes Fahrzeug ist genauso umweltfreundlich wie ein Elektrofahrzeug mit Windstrom niebüll_13_6_2013.pptx -24-

13 Nach der Erprobung im Megawattbereich erfolgt der weltweite Roll-out des kommerzialisierten Produkts Lösung Industrialisierung und Kommerzialisierung Industrialisierung mit einer beta-anlage bis 2013 Kommerzialisierung mit Gamma-Anlage ab 2017 Die Demonstrationsanlage läuft ab 2013 mit einer elektrischen Anschlussleistung von 6,3 MW und einem geplantem Wirkungsgrad von 54 Prozent Ziel ist die Erprobung der SolarFuel Technologie im energiewirtschaftlich sinnvollen Maßstab und realen wirtschaftlichen Bedingungen Ausgehend von der Kernaufgabe der Verstetigung von EE werden sowohl Einsatzszenarien im Mobilitäts- als auch im Energiewirtschaftlichen Bereich entwickelt und bewertet. Am Standort werden unterschiedliche CO 2 -Quellen wie Rohbiogas/Klärgas/Offgas CO2 aus BGAA, industrielles CO2 eingesetzt Der Anlagenbetrieb wird von einem engen Monitoring begleitet, um das Verfahren hinsichtlich Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Wirkungsgrad weiter zu optimieren und die nachfolgende Verwertungsphase vorzubereiten. Quelle: etogas Anschlusswert Steigt 10-fach 25 kw niebüll_13_6_2013.pptx -25- Pilot- Anlage Novemb er 2009 Anschlusswert steigt 3-fach 6,3 MW, η = 54% 250 kw Alpha Beta Anlage MW, η > 60% Gam ma Anlag e Kommerzielle SolarFuel Anlagen stehen ab 2015/17 mit einer elektrischer Anschlussleistung modular bis 20 MW und einem Strom-/Gas Konversionsgrad von mehr als 60 Prozent zur Verfügung, Ziel: < Euro/kWel Gesamtsystem 2015/ 17 PtG 250 Anlage beim ZSW mit Methanisierungsanlagen (BMU Projekt) Verschiedene Methanisierungsverfahren als Festbettverfahren in der Untersuchung (Platten-/Röhrendesign) Quelle: ZSW

14 Aufbau eines Platten-Methanisierungsreaktor Vorteile des Plattenreaktor: Robustes Betriebsverhalten bei Verschmutzungen/ Kostenpotenzial Quelle: etogas -27- Umsetzung von AEL Fertigung durch etogas auf Basis Erfahrungen in den Referenzprojekten von Metkon Alyzer im Dynamikbetrieb PV-Elektrolyse The first cell stack supplied for a solar-pv hydrogen generating plant 1987 HYSOLAR Lab - DLR Hysolar Gebäude in 1987, Stutgart Stack mit 10 kwel in Direktbetrieb mit PV Generator Quelle: etogas, ZSW, DLR, Metkon Alyzer niebüll_13_6_2013.pptx -28-

15 Development status of AEL: Status of the Project Hysolar Technology state, 1995:Electrolyser with direct matching of a PV installation during intermittent operation source: ZSW -29- Umsetzung von AEL seit 1988 zur Entwicklung von innovativen Wasserelektrolyseuren bei METKON SA (CH), ALYZER DIVISION Examples of cell stacks ( ) 0,5 m² x 144 cells 10 bar rated 60 kw 0.5 m 2 x 144 cells 10 bar Installation in Saudi Arabien Hysolar Projekt Quelle: etogas, ZSW, Metkon Alyzer niebüll_13_6_2013.pptx -30-

16 2013: New 1,2 MW el etogas electrolyzer-modul for autonomous operation Cooling unit and transformator unit are container based solutions cooling Transformator Stackmodul with integrated power electronics Source: etogas/h2 Nitidor D Ansicht einer PtG Anlage Betrieb mit Rohbiogas als Direktmethanisierung Turn key Anlage als Container Design auf einer Grundfläche von 30 x 30 m Quelle: etogas

17 PtG 1.2 MW el Anlagendesign mit Rohbiogas als Direktmethanisierung 240 Nm³/h Wasserstoff und ca. 135 Nm³/h Gesamtbiogas/wind-gas Quelle: etogas Integrated Storage-power device based on renewable methane by using existing turbine infrastructure and oxyfuel processes with natural gas or SNG methan Electricity network Wind PV Power electricity O 2 O 2 Tank gasturbin e OxiFuel * Gasboiler CH 4 heat CO 2 CO 2 Tank Decentralized chp Long range mobility heating Gas network O 2 CO 2 Elektrolysis/H 2 -Tank CO 2 - Tank H 2 CO 2 CO 2 Methana tion H 2 CH 4 sourcee: Rieke, etogas et al. -34-

18 Let the fossils rest in peace (Triebel) Kontakt: etogas GmbH Stephan Rieke