Die bedarfsgerechte Erzeugung und Bereitstellung von elektrischem Strom ist eine der großen Herausforderung der Energiewirtschaft, besonders im Blick auf die zunehmende Einspeisung von Strom aus den erneuerbaren Energien. Die Umwandlung von elektrischem Überschussstrom in den chemischen Energieträger Wasserstoff durch Power-to-Gas Verfahren mit anschließender biologischer Methanisierung sowie die Einspeisung in bzw. die Verteilung durch das Erdgasnetz bietet einen Lösungsweg für den Umgang mit diesen fluktuierenden Energieerzeugungsarten. Die Entwicklung der biologischen Methanisierung wird in der aktuell gestarteten zweiten Projektphase des Forschungsprojektes „BioRePow“ als Teilprojekt des Leitechnologievorhabens „inTebi“ weiter vorangetrieben.

Der Anteil von Strom aus erneuerbaren Quellen, insbesondere aus Wind und Photovoltaik, steigt kontinuierlich (Anteil der erneuerbaren Energien im Stromsektor 2015: 31,5 % Quelle: Erneuerbare Energien in Zahlen. AGEE-Stat, Umweltbundesamt, 2016). Die nur bedingt vorhersagbaren fluktuierenden Strommengen stellen dabei die Energiewirtschaft hinsichtlich einer effizienten und sicheren Stromversorgung vor große Herausforderungen. Insbesondere die Speicherung von überschüssigem Strom ist dabei zu klären. Eine Möglichkeit ist die Umwandlung von elektrischem Überschussstrom in den chemischen Energieträger Wasserstoff durch Power-to-Gas Verfahren mit anschließender biologischer Methanisierung. Das erzeugte (Bio)Methan kann im Anschluss in das Erdgasnetz, ein riesiger Energiespeicher und -verteiler, eingespeist werden. Im Rahmen der Projektphase I des IGF-Vorhabens „Biologisches Repowering zur Erhöhung der Biogasanlagenleistung (BioRePow)“ (22 LBG) als Teilprojekt des Leittechnologievorhabens „Entwicklung innovativer, hocheffizienter Technologien zur Aufbereitung von Biogas/ Biomethan über die komplette Wertschöpfungs- und Verwertungskette (inTebi)“ wurde die biologische Methanisierung als fermentatives Verfahren zur Erzeugung von Methan aus Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid durch die DBI – Gastechnologisches Institut gGmbH Freiberg (DBI) sowie die Partner Fraunhofer Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT) und Engler-Bunte-Institut am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) untersucht. Schwerpunkt der Arbeiten am DBI ist die biologische Methanisierung in der druckgeführten Blasensäule (Abbildung 1). In der Projektphase I wurden Umsätze der Eduktgase Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid von über 80 % in der 1,5 m hohen Blasensäule im kontinuierlichen Betrieb erreicht. Großer Vorteil des in Freiberg entwickelten Verfahrens ist der Verzicht auf energieintensive Systemkomponenten wie Umwälzpumpen, Rührwerke oder Gasabtrennung.

Basierend auf diesen Erkenntnissen wird am DBI in der aktuell gestarteten Projektphase II ein Upscaling dieses Verfahrens durchgeführt (Blasensäule: Durchmesser 150 mm, Höhe 4 m, Betriebsdruck 4 bar). Weiterhin werden durch Optimierung der Gasinjektion Umsätze > 95 % angestrebt. Im Fokus der Arbeiten steht die Leistungsfähigkeit und Effizienz des Gesamtsystems bei gleichzeitiger Robustheit der Prozessbiologie.


Das Vorhaben „BioRePow“ (29 LBG) wird gefördert durch die AiF Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF) und koordiniert durch deren Mitgliedsvereinigung DVGW (Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e. V. Technisch- wissenschaftlicher Verein). Die Förderung erfolgt im Rahmen des Programms der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages.

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Dipl.-Ing. (FH) Robert Manig
robert.manig@dbi-gruppe.de
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Über die DBI – Gruppe

Die DBI – Gastechnologisches Institut gGmbH Freiberg wurde 1998 als 100%ige Tochter der DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH gegründet und ist in den vergangenen Jahren zu einem in Europa einzigartigen Forschungs- und Entwicklungsunternehmen avanciert.

Das Unternehmen untersucht die grundlagenorientierten Fragestellungen der Gasversorgung. Besondere Schwerpunkte sind der Umweltschutz in der bestehenden Wertschöpfungskette bei der Versorgung mit Erdgas sowie die Integration regenerativer Energieträger wie Biogas, Solarthermie und Geothermie.

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