Power-to-Gas auf Kläranlagen steht im Mittelpunkt des Forschungs- und Demonstrationsvorhabens KoNexus. Partner aus Wasserwirtschaft, Energiewirtschaft, Forschung und Technologieentwicklung untersuchen, wie sich Power-to-Gas-Technologien technisch, wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll auf Kläranlagen einsetzen lassen.
Power-to-Gas auf Kläranlagen für die Sektorkopplung
Im Zentrum des Vorhabens steht die Idee, Kläranlagen als flexible Knotenpunkte einer klimafreundlichen Energieversorgung zu nutzen. Überschüssiger Strom aus erneuerbaren Energien kann dort per Elektrolyse in grünen Wasserstoff umgewandelt werden. Dieser kann direkt genutzt oder gemeinsam mit biogenem Kohlendioxid aus Klärgas zu Biomethan weiterverarbeitet werden.
Bei diesen Prozessen entstehen Koppelprodukte wie Sauerstoff und Abwärme. Der Sauerstoff kann für die Ozonung oder Belüftung in der Abwasserbehandlung eingesetzt werden. Die Abwärme soll für Prozesse auf der Kläranlage genutzt werden.
„Kläranlagen bringen viele Voraussetzungen mit, die für Power-to-Gas-Konzepte entscheidend sind: Wasserströme, Klärgas, Wärmebedarfe, technische Infrastruktur und zunehmend eigene erneuerbare Energiequellen. KoNexus soll zeigen, wie daraus ein tragfähiges Gesamtsystem entstehen kann“, sagt Dr.-Ing. Christian Remy, Gruppenleiter Energie und Ressourcen am KWB.
Demonstrationsbetrieb im Klärwerk Schönerlinde
Mehrere Fallstudien sollen das Zusammenspiel marktreifer Technologien im realen Anlagenbetrieb demonstrieren. Auf dem Klärwerk der Berliner Wasserbetriebe in Schönerlinde werden bestehende Komponenten wie Elektrolyse, Methanisierung, Gasspeicher, Sauerstoffnutzung und Ozonung in einen automatisierten Demonstrationsbetrieb eingebunden.
In Cottbus wird ein Rieselbettreaktor zur Biomethanisierung weiterentwickelt. In Eberswalde betreibt die Barnimer Energiebeteiligungsgesellschaft einen großtechnischen 2-MW-Elektrolyseur und untersucht Synergien mit einer nahegelegenen Kläranlage. Dazu gehören unter anderem die Nutzung von Sauerstoff und aufbereitetem Kläranlagenablauf.
Kläranlagenablauf als Speisewasser für Elektrolyseure
Das Kompetenzzentrum Wasser Berlin übernimmt im Projekt wissenschaftliche und transferorientierte Aufgaben. Dazu gehören Untersuchungen zur Nutzung von Elektrolysesauerstoff in der Ozonung sowie die Optimierung der Aufbereitung von Kläranlagenablauf als Speisewasser für Elektrolyseure.
Das KWB erstellt außerdem Ökobilanzen zur Bewertung von Nachhaltigkeit, Klimaschutzwirkung und Dekarbonisierungspotenzialen. Hinzu kommt die Erstellung eines Leitfadens für den sicheren Datenaustausch zwischen Wasser- und Energiebetreibern unter KRITIS-Anforderungen.
Praxistransfer als Schwerpunkt von KoNexus
Ein besonderer Schwerpunkt des Projekts liegt auf dem Transfer in die Praxis. Die Projektergebnisse sollen in nationale Fachgremien und Regelwerke eingebracht werden. Zudem ist ein praxisnaher Leitfaden für Planung und Betrieb von Power-to-Gas-Konzepten auf Kläranlagen vorgesehen.
Koordiniert wird KoNexus durch das Kompetenzzentrum Wasser Berlin. Im Projekt involviert sind das Reiner Lemoine Institut gGmbH (RLI), die Berliner Wasserbetriebe AöR (BWB), die Technische Universität München – Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft (TUM), die Gicon®-Großmann Ingenieur Consult GmbH (GICON) und die Barnimer Energiebeteiligungsgesellschaft mbH (BEBG).
KoNexus ist ein Forschungs- und Demonstrationsvorhaben in der BMFTR-Fördermaßnahme „Wasser-Energie-Nexus“ (WENex) zur Sektorkopplung von Wasser- und Energiewirtschaft durch Power-to-Gas-Technologien auf Kläranlage
Quelle: Kompetenzzentrum Wasser Berlin
