Power-to-X: Gas aus Abfall und Abwasser

Themenbereich: Power-to-X

by 15. Februar 2022

Dieses Hybridkraftwerk ist ein Novum in der Schweiz. Als erste Power-to-Gas Anlage koppelt sie mehrere Energiesektoren. Mit dabei? Limeco, Swisspower, acht kooperierende Energieversorger und Abermillionen von fleissigen Helferlein. Doch nun der Reihe nach.

 

Bei der Umsetzung der Energiestrategie 2050 kommt einer Frage besondere Bedeutung zu: Wie wird erneuerbare Energie rund um die Uhr bereitgestellt? Schliesslich scheint die Sonne nicht immer und auch beim Wind herrscht manchmal Flaute. Die einen mögen die Frage der sicheren Energieversorgung – noch immer oder wieder – mit einem Atomausbau und Gasimporten beantworten. Andere setzen auf Batteriespeicher und einen weiteren, ganzheitlichen Ansatz: die Sektorkopplung.

Sektorkopplung erklärt

Unter der Sektorkopplung versteht sich der Ersatz fossiler Energieträger durch Ökostrom als auch erneuerbare Energieträger und Energienutzungsformen. Vorausgesetzt ist, dass die Nutzung sektorenübergreifend erfolgt. Darunter fällt beispielsweise die direkte Stromnutzung, die auch Power-to-Heat umfasst. Denkbar ist weiterhin die Wandlung von Strom in synthetische Kraftstoffe. Darunter fallen die Verfahren Power-to-Gas und Power-to-Liquid, die als Teilbereich der Sektorkopplung Power-to-X (PtX) genannt werden. Sogenannte Synfuels, also synthetische Treibstoffe, können als Ausnahme auch dank anderen Quellen produziert werden.

 

Neben dem sektorenübergreifenden Energieverbrauch können auch Verbrauchersektoren neu vernetzt werden – darunter Haushalte, Gewerbe und Dienstleistungen, Industrie sowie Verkehr. Oberstes Ziel: die Senkung der Treibhausgasemissionen durch die Substitution von fossilen Energieträgern. Damit dreht sich bei der Sektorkopplung (fast) alles um erneuerbare Energieversorgung1.

Strom, Wärme und Mobilität ganzheitlich betrachten

 

Ein bemerkenswertes Praxisbeispiel für Sektorkopplung im Bereich Power-to-Gas liefert Limeco2. Als Regiowerk in Dietikon versorgt die Unternehmung das Limmattal mit CO2-neutraler Energie. Dafür betreibt sie ein Fernwärmenetz, eine Abwasserreinigungsanlage und eine Kehrichtverwertungsanlage. Die Power-to-Gas-Anlage realisiert Limeco in Zusammenarbeit mit Swisspower, einer Allianz von 21 Schweizer Stadtwerken sowie acht Schweizer Energieversorgern3.

 

Das Leuchtturmprojekt nutzt das Power-to-Gas-Verfahren, in dem bei der Kehrichtverwertung erzeugter Strom zu Wasserstoff umgewandelt wird. Bei der dafür notwendigen Elektrolyse wird Wasser (H2O) in Sauerstoff (O2) und Wasserstoff (H2) gespalten. Der gewonnene Wasserstoff wird in einem Bioreaktor mit Klärgas aus der ARA gemischt. Mikroorganismen – sogenannte Archaeen – produzieren aus dem im Klärgas enthaltenen Kohlenstoffdioxid (CO2) farb- und geruchloses Methan (CH4)4.

 

Chemisch betrachtet weist es identische Eigenschaften auf, wie Erdgas. Das Methan wird anschliessend gereinigt und ins Netz eingespeist. Anschliessend ersetzt es den fossilen Energieträger. Obwohl bei der Verbrennung auch Kohlenstoffdioxid emittiert wird, handelt es sich um Gas, das einem natürlichen Stoffkreislauf entspringt. Deshalb wird es als CO2-neutral taxiert5.

 

Aus Abfall und Abwasser wird somit ein nachhaltiger Energieträger, der immer dann zur Verfügung steht, wenn er benötigt wird6.

 

Ökologisches Potenzial

 

Ideal ist natürlich, dass die Limeco Power-to-Gas-Anlage in die Abwasserreinigungsanlage und die Kehrichtverwertungsanlage integriert ist. Dank dieser Lage verfügt sie über alles, was es für die Produktion von grünem Gas notwendig ist. Sei es Strom, Klärgas oder Zigmillionen von fleissigen Mikroorganismen7.

 

Wird statt Heizöl Gas verbrannt, können dank Limeco’s grünem Gas in der Höhe von 18 GWh jährlich 4’000 bis 5’000 Tonnen CO2-Äquivalente verhindert werden8. Dieser Ausstoss entspricht dem Jahresausstoss von rund 2’000 Haushalten. Gemäss Thomas Peyer, dem Leiter Energiedienstleistungen bei Swisspower, könnten die hundert grössten Schweizer Abwasserreinigungsanlagen dank P2G-Anlagen theoretisch den Energieverbrauch von über 250’000 Personen decken9.

 

Weil dieses Potenzial tatsächlich beachtlich ist, verdeutlichen wir hier die Funktionsweise der Anlage anhand einer interaktiven Grafik. Und wer weiss: vielleicht kommt Powert-to-X schon bald in deiner Region zur Anwendung.

Übersicht Power-to-Gas Anlage

Zahlen und Fakten

4000 – 5000 t

CO2-Reduktion pro Jahr dank der Power-to-Gas Anlage von Limeco

 

1.8 Mio. m³

Klärgas kann mit der Power-to-Gas Anlage in grünes Gas gewandelt werden

 

18 GWh

Energie in Form von grünem Gas erzeugt die Anlage im Jahr

2.5 MW

Leistung der beiden Elektrolyseeinheiten (Grösse P2G-Anlage der Schweiz)

 

CHF 14 Mio.

Sind das Investitionsvolumen für den Bau der Anlage

 

Wissenswertes zur Kehrichtverwertung

 

Über Kehrichtverwertungsanlagen halten sich immer wieder irrwitzige Vorstellungen. Unter dem Link erfährst du mehr darüber, ob Schweizer KVA aufgrund von Überkapazitäten tatsächlich Müll importieren und wie hoch die Busse ist, wenn man Abfall im eigenen Garten verbrennt.

 

Auf opendata.swiss finden sich weitere spannende Daten rund um den Betrieb der Anlagen. Hier erste Fakten: 2017 produzierten die 30 Schweizer KVA 4’036 Gigawattstunden (GWh) Wärme und 2338 GWh Strom. Damit decken sie 2,5 Prozent des Gesamtenergiebedarfs, respektive 4 Prozent der Schweizer Stromproduktion.

In eigener Sache

 

Auch unsere Mutterunternehmung WWZ engagiert sich für eine CO2-neutrale Wärmeversorgung. Das beispielsweise mit dem Projekt Ennetsee. Dank ihrem geplanten Wärmeverbund kann die Abwärme der Kehrichtverbrennungsanlage Renergia in Perlen (LU) optimal genutzt werden. Das Wasser der «Zentralheizung» wird im Endausbau über eine Fernwärmeleitung mit 73 km Länge verteilt. In Abfall steckt übrigens ein ähnlicher Energiegehalt, wie in Holzschnitzeln. Ein 35-Liter-Abfallsack reicht damit für die Produktion der Energie für ein warmes Vollbad10.

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Quellen

  1. Sektorkopplung – Definition, Chancen und Herausforderungen, Working Paper Sustainability and Innovation, No. S 01/2018, Fraunhofer ISI, Karlsruhe 2018
  2. https://www.limeco.ch/de/aktuell/pressemitteilungen/leuchtturmprojekt_power-to-gas-anlage
  3. https://www.powertogas.ch/partner/
  4. https://www.powertogas.ch/wp-content/uploads/Besuch_Sommaruga.pdf
  5. https://www.powertogas.ch/anlage/
  6. https://www.limeco.ch/de/aktuell/pressemitteilungen/leuchtturmprojekt_power-to-gas-anlage
  7. https://www.powertogas.ch/anlage/
  8. https://www.powertogas.ch/wp-content/uploads/Besuch_Sommaruga.pdf
  9. https://www.limeco.ch/de/aktuell/pressemitteilungen/leuchtturmprojekt_power-to-gas-anlage
  10. https://www.wwz.ch/-/media/privatpersonen/energie/waerme-kaelte/projekte/factsheet-waermeverbund-ennetsee.pdf
Fabian Wyssmann

Fabian Wyssmann

Schreiberling von allthisfuture und Cleantech-Enthusiast. Er hat mehrjährige Start-up-Erfahrung und führt mittlerweile eine eigene Themenagentur. Wenn er mal nicht arbeitet, schaut er Star Wars oder verbringt Zeit mit seiner Partnerin, Familie und Freunden.

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