Gasförmige Energieträger werden auch im zukünftigen Energiesystem in Deutschland eine wichtige Rolle einnehmen. Wasserstoff und synthetisches Methan, hergestellt mit erneuerbarem Strom, bieten eine klimaneutrale Alternative zu fossilem Erdgas. Eine inländische Produktion dieser Gase kann einen Beitrag zur Versorgung in Deutschland leisten, die Importabhängigkeit reduzieren und zur Versorgungssicherheit beitragen. Doch ist die Produktion in Deutschland wirtschaftlich umsetzbar? Die vorliegende Studie untersucht, inwiefern eine lokale Gasproduktion speziell in Städten wettbewerbsfähig sein könnte. In urbanen Räumen ist zwar häufig kein direkter Anschluss an erneuerbare Energien-Anlagen möglich, jedoch zeichnen sie sich durch diverse Abnehmerstrukturen und vor allem durch Prozess- und Stoffkreisläufe aus, deren Abfallprodukte als Input für die Erzeugung synthetischer Gase dienen können.
Die Studie untersucht am Beispiel Berlins, mit welchen Verfahren und unter welchen Voraussetzungen eine Erzeugung synthetischer Gase in Städten wirtschaftlich erfolgen kann, wie mögliche Geschäftsmodelle aussehen und wie veränderte Rahmenbedingungen eine höhere Wirtschaftlichkeit ermöglichen können. Die Studie fokussiert sich dabei auf vier Technologien: die Schmutzwasser-Plasmalyse und Polymer-Elektrolyt-Membran (PEM)-Elektrolyse zur Herstellung Wasserstoff sowie die untertägige biologische und die chemisch-katalytische Methanisierung zur Herstellung synthetischen Methans. Fazit: Städte könnten unter bestimmten Bedingungen schon heute mit beiden untersuchten Verfahren zu wettbewerbsfähigen Preisen Wasserstoff herstellen. Bei synthetischem Methan hingegen lohnt sich eine urbane Produktion gegenüber Importen aus ländlichen Räumen und aus dem Ausland (noch) nicht.
Aktualisiert: 2022-11-24
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Neben dem Ausbau der angebotsabhängigen erneuerbaren Energien wie Wind und Sonne kann die energetische Nutzung von Biomasse einen merklichen Beitrag zur Reduktion von klimarelevanten Emissionen und einer Substitution fossiler Energieträger in allen Sektoren des Energiesystems leisten. Um dabei eine Konkurrenz zur stofflichen Nutzung zu vermeiden und die Energiebereitstellungskosten zu reduzieren, können auch biogene Abfallstoffe zur Umwandlung in Sekundärenergieträger genutzt werden. Diese stellen allerdings aufgrund ihrer heterogenen Eigenschaften besondere Herausforderungen an die Entwicklung entsprechender Konversionsverfahren.
Vor diesem Hintergrund ist es das Ziel dieser Arbeit, eine Methodik für die Entwicklung, Analyse und Bewertung von Anlagenkonzepten zur Bereitstellung von synthetischem Erdgas (SNG) sowie Strom und Wärme (KWK) auf Basis der allothermen Zweibett-Wirbelschichtvergasung von biogenen Abfallstoffen zu erarbeiten und anzuwenden. Zur Bewertung der Klimaeffizienz werden dazu auf Basis einer ökonomischen sowie ökologischen Analyse die Treibhausgasminderungskosten berechnet und mit dem Einsatz von unbehandelten Holzhackschnitzeln als Referenz verglichen. Ausgehend vom Stand der Technik werden dazu Referenzanlagen definiert und diese im Rahmen der Konzeptentwicklung für den Einsatz von Altholz, Grünschnitt und Laub weiterentwickelt. Zur Untersuchung alternativer technischer Lösungen und zur Anlagenoptimierung werden im Bereich der Vergasung, der Gasreinigung und -aufbereitung sowie der Gasnutzung die eingesetzten Technologien und Prozesse variiert. Hierbei werden der Einfluss des Bettmaterials im Vergasungsprozess, unterschiedliche Prozesse zur Teerentfernung in der Gasreinigung sowie verschiedene Verfahren zur Methanisierung bzw. Stromerzeugung vertiefend betrachtet.
Aktualisiert: 2023-04-06
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