Prozess- und Systemanalyse von Power-to-Gas Konzepten

Um die Ziele der Bundesregierung zur Erhöhung der Anteile erneuerbarer Energien am Bruttoendenergieverbrauch zu erreichen, werden Speichertechnologien immer wichtiger. Eine Möglichkeit bietet die Speicherung in Form von Methan (Substitute Natural Gas, SNG) und die Nutzung der Erdgas Infrastruktur.

Ziel dieses Teilprojektes ist die modellhafte Beschreibung der biologischen Methanisierung zur Erzeugung von SNG. Dabei werden neben Literaturdaten verschiedene innovative Verfahren berücksichtigt, die gleichzeitig in unserem Forschungsverbund entwickelt werden, wie die direkte Einspeisung von elektrolytisch erzeugtem Wasserstoff in herkömmliche Biogasanlagen (TP 97), die fermentative Hochdruckkonversion von H₂ und CO₂ im separaten Reaktor (TP 98) und der Einsatz von ionischen Flüssigkeiten zur Gasaufbereitung (TP 107).

Die Modellierungen umfassen neben der formalkinetischen Abbildung der mikrobiologischen Vorgänge die Stoffübertragungsvorgänge in der Gas- und Flüssigphase sowie Stoff- und Energiebilanzen. Für die Reaktormodellierung wird die Software MATLAB® eingesetzt, wobei ein für die Fermentation unter Druck vorhandenes Modell als Grundlage dient. Die Modellierung hat das Ziel, Einflüsse wie beispielsweise Stofftransport und Hydrodynamik in verschiedenen Reaktortypen und Verschaltungen zu verstehen und damit verbessern zu können.

Außerdem erfolgt im Rahmen des Projektes eine Bewertung der Verfahrenskonzepte hinsichtlich Kosten, Effizienz und Umsetzbarkeit.

Die Durchführung dieses Teilprojektes erfolgt in enger Zusammenarbeit mit technischen Teilprojekten im Verbund, die experimentelle Daten zur biologischen Methanisierung und Gasaufbereitung liefern.