Power-to-Gas-Forschungsanlage geht in Betrieb

Bioreaktor produziert „grünes“ Gas mit uralten Mikroorganismen

Der offizielle Startschuss für den Probebetrieb des neuartigen ORBIT-Bioreaktors ist erfolgt: Die Power-to-Gas-Forschungsanlage an der OTH Regensburg ist nun der Öffentlichkeit vorgestellt worden. „ORBIT“ steht für „Optimierung eines Rieselbett-Bioreaktors für die dynamische mikrobielle Biosynthese von Methan mit Archaeen in Power-to-Gas-Anlagen“. Das Forschungsprojekt, an dem unter anderem die OTH Regensburg und die FAU im Verbund forschen, läuft seit Juli 2017 und wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie mit einer Million Euro gefördert. Es hat zum Ziel, die biologische Methanisierung und damit Power-to-Gas als effiziente Energiespeicher- und Sektorenkopplungstechnologie für die Zukunft weiterzuentwickeln.

Methanisierung ist ein Prozess, in dem regenerativ erzeugter Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid von Archaeen zu Methan umgewandelt wird. Archaeen sind Mikroorganismen und gehören zu den ältesten Lebewesen der Erde. Sie kommen unter anderem in sauerstofffreien Lebensräumen wie Mooren und Sümpfen, geothermalen Quellen oder der Tiefsee, aber etwa auch im Verdauungstrakt des Menschen und anderen Säugetieren vor. Das produzierte Methan kann als Ersatz für fossiles Erdgas dazu beitragen, eine erneuerbare Energieversorgung der Zukunft mitzugestalten.

Das Projekt „ORBIT“ ist ein Verbundvorhaben, das koordiniert wird von der an der OTH Regensburg ansässigen Forschungsstelle Energienetze und Energiespeicher (FENES) unter der Leitung von Prof.  Dr. Michael Sterner. „Wir freuen uns sehr, dass die OTH Regensburg die Federführung des Forschungsprojekts innehat“, sagte Prof. Dr. Wolfgang Baier, Präsident der OTH Regensburg, bei der Pressekonferenz. Das Forschungsprojekt „ORBIT“ zeichne sich durch die interdisziplinäre Zusammenarbeit der beteiligten Partner aus Forschung und Industrie aus, so wie das die allermeisten Forschungsprojekte der OTH Regensburg kennzeichne.

Bei der Pressekonferenz ordnete zuerst Prof. Dr. Jürgen Karl von der FAU Erlangen-Nürnberg das Forschungsprojekt thematisch ein: „Power-to-Gas ist ein ganz entscheidendes Thema für die Energiewende, in Anbetracht der Abschaltung veralteter Kohlekraftwerke und der Stilllegung der letzten sechs Kernkraftwerken bis zum Jahr 2022.“ Prof. Dr. Michael Sterner ergänzte: „Entsprechende Gaskraftwerke könnten mit vorhandener Speicherinfrastruktur im Gasnetz fehlende Solar- und Windenergie drei Monate lang überbrücken. Das Gasnetz biete zudem 5000-mal mehr Speicherplatz als bestehende Stromnetze. Es brauche die Speichertechnologie Power-to-Gas aber genauso wie die Stromtrassen, dezentrale Erzeugung und andere Speichertechnologien wie Pump- oder Batteriespeicher. Alle Speicherlösungen seien da und technisch umsetzbar, so Prof. Dr. Michael Sterner. Und es brauche „grünes Gas“, wie es im Forschungsprojekt „ORBIT“ produziert wird, für den Klimaschutz in der Stromwirtschaft, der Wärmeversorgung, dem Verkehr als Ergänzung zur Elektromobilität und vor allem in der Industrie zur Erzeugung von Grundstoffchemikalien und Düngemitteln. Vor allem aber brauche die Power-to-Gas-Speichertechnologie Unterstützung von Seiten der Politik, so Prof. Dr. Sterner weiter. Denn derzeit machen Steuern, Abgaben und Umlagen die Technologie unrentabel.

Bio-Reaktor getestet

Im Projekt „ORBIT“ werde zum ersten Mal ein neu entwickeltes Reaktordesign getestet, erklärte „ORBIT“-Verbundkoordinator Martin Thema von der OTH Regensburg. Am Lehrstuhl Energieverfahrenstechnik der FAU ist die Anlage am EnergieCampus Nürnberg (EnCN) bereits technisch erprobt worden. In Regensburg werden nun zum ersten Mal Archaeen „angeimpft“ und die Umwandlung von Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid zu Methan durch die Archaeen im Versuchsbetrieb getestet. Anschließend wird die Anlage in Ibbenbüren in Nordrhein-Westfalen an einen Elektrolyseur der innogy SE angeschlossen und grünes Methan ins Erdgasnetz der Stadt eingespeist.

Dr. Annett Bellack vom Lehrstuhl Mikrobiologie der Universität Regensburg ging genauer auf die Archaeen ein. Am Archaeenzentrum der Universität Regensburg habe das Forscherteam die ideale Kombination an Archaeen und Füllkörpern – welche in der Bioreaktoranlage genutzt werden –  ermittelt. Ziel war es, den Mikroorganismen die besten Bedingungen für eine möglichst effiziente Methanisierung zu verschaffen. Die Technik des Rieselbett-Reaktors stellte FAU-Wissenschaftler Tobias Weidlich vor. „Die Kombination, die biologische Methanisierung durch Archaeen in einem Rieselbettreaktor zu testen, ist in dieser Form neu und wurde in diesem Maßstab noch nie erprobt“, sagte Weidlich. Als Vertreterin der Unternehmenspartner des Forschungsprojekts sprach Dr. Doris Hafenbradl von der Electrochaea GmbH. Sie betonte, dass dieses Projekt derzeit weltweit Interesse wecke: „Es existiert aktuell kein Cluster auf der Welt, welches eine vergleichbare Forschung vorantreibe. Dies ist nur durch die hervorragende Zusammenarbeit möglich.“

Abschließend betonte Prof. Dr. Sterner noch einmal: Lösungen für die Energiespeicherung seien da. Das Projekt „ORBIT“ sei ein entscheidender Beitrag zur Energiewende. Jedoch fehle für die Kommerzialisierung solcher Methanisierungsanlagen noch die nötige politische Unterstützung. Er hoffe, dass die Technologie in Deutschland bleiben kann und nicht wie im Falle von Batterien in Deutschland erfunden, aber dann im Ausland entwickelt und später für viel Geld aus anderen Ländern zurückgekauft werden muss. Derzeit treiben das Thema Power-to-Gas auch Länder wie Dänemark, die Niederlande, die Schweiz und Länder in Fernost voran.