Am Donnerstag letzter Woche hat unser Institut ((Für alle, die es noch nicht wissen: Ich bin momentam am Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) und schreibe dort meine Master Thesis.)) den Offshore-Windpark alpha ventus besucht. Dazu gekommen ist es, weil unser Institut das Forschungsprogramm Research at alpha ventus (RAVE) koordiniert.

Los ging es in Kassel um sechs Uhr morgens mit dem Bus nach Cuxhaven. Dort bestiegen wir den Halunder Jet, einen Katamaran, der uns mit 36 Knoten (knapp 70 km/h) zuerst nach Helgoland und dann weiter zu alpha ventus brachte.

Karte: Alpha Ventus (rot), Helgoland (gelb) und Cuxhaven (grün)

Der Windpark liegt in der Nordsee, über 40 km nördich der Insel Borkum und damit bereits außerhalb der deutschen Hoheitsgewässer (12-Meilen-Zone), aber noch innerhalb der deutschen Ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ, 200-Meilen-Zone). Errichtet wurden dort zwölf Windkraftanlagen mit jeweils 5 Megawatt von zwei unterschiedlichen Herstellern (Areva und REpower). Da der alpha ventus der erste deutsche Offshore-Windpark ist, gibt es an den Windkraftanlagen im Programm RAVE intensive Forschungsarbeiten, die die unterschiedlichsten Gebiete, angefangen von Fundamentkonstruktionen über Anlagentechnik und Meteorologie bis hin zu Geologie und Ökologie untersuchen.

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Letzte Woche habe ich endlich mal (nach einem mehre Monate dauernden formalistischen Hin und Her mit vielen Formularen, Beratungsgesprächen, Unterschriften etc.) geschafft, meine Master Thesis anzumelden. Ich schreibe die Arbeit am Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) und die Arbeit trägt den nicht ganz so kurzen Titel: Techno-ökonomischer Vergleich von Erneuerbarem Methan mit anderen Stromspeichertechnologien.

Angesichts der aktuellen Debatte um einen Ausstieg aus dem Ausstieg aus dem Atomausstieg und einem möglicherweise schnelleren Ausbau der erneuerbaren Energien ist das – wie ich denke – ein hochaktuelles Thema. Denn bei einem hohen Anteil an fluktuierenden, also zeitlich schwankenden, erneuerbaren Energien in unserem Stromsystem werden wir nicht umhin kommen, große Strommengen von Zeiten mit Stromüberschuss in Zeiten mit Strommangel zu verlagern. Es gibt schon einige Speichertechnologien, die sich prinzipiell dafür eignen. Pumpspeicherkraftwerke sind dabei die etabliertesten. Daneben werde ich in meiner Arbeit auch noch Druckluftspeicherkraftwerke und elektrolytisch erzeugten Wasserstoff untersuchen. Elektrische Batterien (Akkus) werde ich nur am Rande behandeln. Die genannten Technologien werden in meiner Arbeit mit der noch sehr jungen Technologie Erneuerbares Methan verglichen.

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Einen Tag nach der Konferenz „Biogasaufbereitung zu Biomethan“ fand in Bad Hersfeld eine weitere Konferenz mit dem Titel „Biogas als Fahrzeugkraftstoff“ statt. Veranstaltet wurde diese von Biogasmax, einem europäischem Forschungsverbund ((Beteiligt am Biogasmax-Forschungsverbund sind die französische Stadt Lille, die schwedischen Städte Stockholm und Göteborg, die polnischen Städte Torun und Zielona Gòra, die Schweizer Hauptstadt Bern, die italiensche Hauptstadt Rom und die italienische Region Lombardei, die Universität Stuttgart, die European Natural Gas Vehicle Association (ENGVA), das Fraunhofer-IWES und die Schweizer Firma Nova Energie.)) mit den Zielen,

• die Anwendung von Biogasgewinnung und -aufbereitung aus Abfall- und Reststoffen zu fördern,
• zu zeigen, dass ganze Fahrzeugflotten mit Methan aus aufbereitetem Biogas betrieben werden können,
• und die technische Zuverlässigkeit und die wirtschaftlichen und ökologischen Vorteile von Biomethan als Kraftstoff zu überprüfen.

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Wie auch gestern war ich heute auf der Konferenz Biogasaufbereitung zu Biomethan in Bad Hersfeld. Der heutige Tag war in mehrere thematische Blöcke unterteilt.

Der erste Block umfasste vor allem Vorträge, die sich mit der Gasübergabestation (also dem Verknüpfungspunkt zwischen Biogasanlage mit Biomethanaufbereitung auf der einen Seite und dem Erdgasnetz auf der anderen Seite) beschäftigt. Dabei wurde vorallem ein Schwerpunkt auf die relativ aufwendige Messtechnik gelegt, die nötig ist, um zu garantieren, dass das ins Erdgasnetz eingespeiste Biomethan auch wirklich Erdgasqualität hat.

Bei der Biomethanaufbereitung fällt Abgas an, das Methan und andere schädliche Bestandteile hat. Bevor dieses Abgas in die Atmosphäre entlassen werden kann, müssen diese Schadstoffe entfernt oder in unschädliche Stoffe chemisch umgewandelt werden. Im zweiten Vortragsblock wurden dazu unterschiedliche thermische und katalytische Oxidationsverfahren vorgestellt.

Am Nachmittag wurden einige bereits realisierte Biogasaufbereitungsprojekte vorgestellt. Unter anderem wurde die Biogasanlage in Willingshausen vorgestellt, an der die Stadtwerke Kassel beteiligt sind.

Auch die Biogasanlage in Güstrow (eine der größten – wenn nicht die größte – mit nachwachsenden Rohstoffen betriebene Biogasanlage weltweit) wurde vorgestellt. Diese Anlage hat nicht einen oder zwei Fermenter wie übliche Biogasanlagen, sondern gleich 20 Fermenter. Und auch Biomethanaufbereitungsanlagen gibt es gleich fünf Stück. Diese Anlage ist so groß, dass es sich lohnt, rund um die Uhr Betriebspersonal auf der Anlage zu beschäftigen. Die Anlage produziert jährlich 46 Millionen Normkubikmeter Gas. Damit könnte man 50.000 Haushalte versorgen. Zum Betrieb dieser Anlage werden allerdings jährlich über 400.000 Tonnen Substrat (vor allem Mais) benötigt. Pro Stunde sind das fast 50 Tonnen, das entspricht in etwa der Ladung von zwei LKWs mitsamt Anhänger. Zum Anbau der Energiepflanzen ist eine Fläche von mehreren Tausend Hektar nötig. Ob das noch eine sinnvolle Größenordnung für eine Biogasanlage ist, da bin ich am zweifeln. Denn je größer die Biogasanlage wird, desto größer werden auch die Entfernungen, über die die Energiepflanzen und auch die Gärreste transportiert werden müssen.

Diese Anlage in Darmstadt-Wixhausen bereitet Biogas zu Biomethan auf.

Heute (Dienstag) und morgen (Mittwoch) bin ich auf der internationalen Konferenz Biogasaufbereitung zu Biomethan, die das Fraunhofer IWES ((Das Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) entstand letztes Jahr aus der Fusion des Fraunhofer-Center für Windenergie und Meerestechnik (CWMT) in Bremerhaven mit dem Institut für Solare Energieversorgungstechnik (ISET) der Universität Kassel.)) in Bad Hersfeld ausrichtet.

Eigentlich bin ich aus Aushile dort, habe aber die Möglichkeit, mir die meisten Fachvorträge anzuhören. So hab ich einiges gelernt über die Aufbereitung von Biogas ((Biogas besteht typischerweise aus etwa 60 % Methan (CH₄), etwa 35 % Kohlendioxid (CO₂), etwa 3 % Wasser (H₂O), sowie in geringeren Konzentrationen Stickstoff (N₂), Sauerstoff (O₂), Wasserstoff (H₂), Schwefelwasserstoff (H₂S) und einigen anderen Gasen.)) zu sogenanntem Biomethan (mit einem Methangehalt von 92 bis 99 %). Ziel ist, dass das Biomethan eine dem Erdgas vergleichbare Qualität hinsichtlich Brennwert und Gaszusammensetzung bekommt, damit es in das bereits vorhandenen Erdgasnetz eingespeist werden kann. Für die Aufbereitung kommen unterschiedliche Verfahren zum Einsatz. In einer Reihe von Vorträgen wurden die Vor- und Nachteile von Druckwechseladsorption, Druckwasserwäsche, Aminwäsche, Membrantechnologien und kryogene Verfahren. Hauptknackpunkt bei allen Verfahren ist, den sogenannten Methanschlupf zu minimieren. Unter Methanschlupf versteht man die Menge an Methan, die im Aufbereitungsprozess aus der Anlage in die Atmosphäre entweicht. Da Methan etwa 25 mal so klimawirksam wie Kohlendioxid ist, sind selbst kleine Methanfreisetzungen problematisch.

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