PtG Ibbenbüren

Leitung: innogy SE

Standort: Ibbenbüren

Erneuerbaren Strom im Gasnetz speichern

Das Power-to-Gas-Projekt in Ibbenbüren verbindet Strom-, Gas- und Fernwärmenetze zu einer übergreifenden Systemlösung, die erneuerbare Energie mit hohem Nutzungsgrad zwischenspeichern kann.

Dazu wird nicht direkt verwertbarer Strom aus Wind- oder Sonnenenergie genutzt, um Wasserstoff mittels Elektrolyse zu erzeugen. Anschließend wird dieser Wasserstoff in das Erdgasnetz eingespeist. Die so eingebrachte Energie kann in den am Netz angeschlossenen Untergrundspeichern mit ihren großen Speicherkapazitäten zwischengespeichert werden.

Wenn zu einem späteren Zeitpunkt nicht ausreichend Strom aus erneuerbaren Energien zur Verfügung steht, können die zuvor im Untergrundspeicher eingelagerten Energiemengen entnommen werden und in einem Blockheizkraftwerk (BHKW) in Ibbenbüren zur Stromerzeugung unter Kraft-Wärme-Kopplung eingesetzt werden. Die Rückverstromung im BHKW schließt die Stromspeicherkette.

Ansprechpartner

Florian Lindner
Projektleitung
innogy SE

Nutzungsgrad von bis zu 75 %

Die in Ibbenbüren realisierte Systemlösung zur Speicherung von regenerativem Strom erzielt über die komplette Speicherkette einen Nutzungsgrad von 75 %. Dies wird ermöglicht, weil sowohl bei der Umwandlung von Strom in Gas als auch von Gas in Strom die entstehende Abwärme genutzt wird. Bei der Wasserstofferzeugung wird ein Teil der Abwärme des Elektrolyseurs in der benachbarten Gasdruckregel- und Messanlage als Prozesswärme eingesetzt. Die Rückverstromung des Gases im BHKW erfolgt unter Kraft-Wärme-Kopplung. Die dabei entstehende Wärme steht dem lokalen Fernwärmenetz zur Verfügung.

Leistungsfähiger PEM-Elektrolyseur ist Herzstück der Systemlösung

In Ibbenbüren kommt ein innovativer PEM-Elektrolyseur der britischen Firma ITM mit einer elektrischen Bezugsleistung von 150 kW zum Einsatz. PEM steht dabei für Proton Exchange Membrane und bezeichnet ein Elektrolyse-Verfahren, das erhöhte Wirkungsgrade erreicht und hohe Flexibilität bei Laständerung insbesondere im Kontext der regenerativen Stromerzeugung bietet.

Der Elektrolyseur liefert Wasserstoff bei einem Betriebsdruck von rund 13 bar ohne zusätzliche mechanische Verdichtung. Dies ermöglicht eine direkte Einspeisung in das örtliche Gasverteilnetz. Der Nutzungsgrad der Elektrolyse beträgt 86 % (Strom zu Wasserstoff und nutzbarer Abwärme).

GASNETZ WÄRME STROMNETZ WASSERNETZ POWER TO GAS 7 6 5 4 3 2 1 1 Photovoltaikanlage 2 Windkraftanlage 3 Power-to-Gas-Anlage 4 Sauerstoff 5 Privathaushalte 6 Erdgasspeicher 7 BlockheizkraftwerkPhotovoltaikanlageSpeist den durch die Sonnen-einstrahlung erzeugten Stromin das lokale Verteilnetz ein.WindkraftanlageSpeist den durch die Windkrafterzeugten Strom in das lokaleVerteilnetz ein.Power-to-Gas-AnlageDurch Elektrolyse wird der über-schüssige Strom in Wasserstoffzur Speicherung umgewandelt.SauerstoffEntsteht bei der Umwandlung vonStrom und Wasser in Wasserstoff.PrivathäuserElektrische Energie und Wärmesichern die Grundversorgung imPrivathaus. Im Falle von Eigen-erzeugung kann überschüssigeEnergie ins Verteilnetz eingespeistwerden.GasspeicherDer durch die Umwandlungentstandene Wasserstoff wirdin einen Gasspeicher für einespätere Nutzung zwischen-gespeichert.Blockheizkraftwerk (BHKW)Der durch die Umwandlung entstandeneWasserstoff wird durch Verbrennenin elektrische Energie und Wärmeumgewandelt und kann EnergiemangelEnergiemangel ausgleichen.

Energiewirtschaftliche Rahmenbedingungen

Durch die Umwandlung von Strom in Gas werden verschiedene Sektoren verknüpft, die unterschiedlichen Regularien unterliegen.

Dass tatsächlich Grünstrom in den Elektrolyseur eingespeist wird, belegt innogy durch einen anlagenbezogenen Herkunftsnachweis. Durch ihn wird die Kopplung der Windkraftanlage an den Elektrolyseur testiert. Der in der Windkraftanlage erzeugte Strom wird über eine besondere, nicht geförderte Art der Direktvermarktung bezogen.

Durch die Zumischung von Wasserstoff ins Erdgasnetz senkt sich der Brennwert geringfügig ab. Diese Änderung des Brennwerts wird über einen vom Eichamt zugelassenen Prozessgaschromatographen kontinuierlich erfasst und bestimmt. Der dadurch ermittelte Brennwert des Erdgas-Wasserstoff-Gemischs wird zur Abrechnung des Energieverbrauchs mit den Gaskunden herangezogen.

Die eingespeiste Wasserstoffmenge wird über das dena-Biogasregister nachverfolgt und durch Bilanzkreisgeschäfte vertraglich dem BHKW in Ibbenbüren zugeordnet. Das BHKW wandelt physikalisch den Wasserstoff bedarfsgerecht in Strom um und schließt damit die Stromspeicherkette.

Betriebserfahrung und energiewirtschaftliche Bedeutung

innogy leistet mit dem Pilotprojekt in Ibbenbüren einen Beitrag zur Erprobung der PEM-Elektrolyse im Kontext regenerativer Stromerzeugung. Dabei stellt sich die Technologie über den mehr als zweijährigen Betrieb als sehr robust dar. Die Betriebserfahrungen sind positiv.

Power-to-Gas ermöglicht es, erneuerbaren Strom in großen Mengen und über längere Zeit in das Energiesystem zu integrieren. Die dadurch mögliche Sektorkopplung unterstützt die langfristige Dekarbonisierung des Strom-, Wärme- und Mobilitätssektors. Die Umwandlung von regenerativem Strom in Wasserstoff stellt dabei eine Schlüsseltechnologie dar. Wenn erforderlich, kann der in einem Elektrolyseur erzeugte Wasserstoff durch Zugabe von Kohlendioxid in einer Methanisierungsanlage zu künstlich erzeugtem Methan umgesetzt werden. Dieses Gas lässt sich im Vergleich zu Wasserstoff einfacher in großer Menge in das bestehende Gasnetz einspeisen.

Technik-Box

Technische Daten

Technologie

Elektrolyse von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff mit Hilfe der PEM-Technik (Proton Exchange Membrane)

Eingangsleistung Strom

150 kW

Wasserstoffproduktion

30 m³/h

Nutzungsgrad der Systemlösung

bis zu 75 %

Nutzungsgrad der Elektrolyse (Strom zu Wasserstoff und Wärme)

bis zu 86%

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