Pilot- und Demonstrationsanlage Power-to-Methane HSR - Schlussbericht - HSR / IET
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Pilot- und Demonstrationsanlage Power-to-Methane HSR Schlussbericht Prof. Dr. Markus Friedl April 2017 Version 3 Abbildung 1: Lieferung des CO2-Kollektors von Audi im September 2016. Seite 1 von 34
Projektpartner:1 Unterstützt durch den „Forschungs-, Entwick- lungs- und Förderungsfonds der Schweizeri- schen Gasindustrie (FOGA), Foga Nr.: 0274 Danksagung: Im Namen des IET Institut für Energietechnik bedanke ich mich bei allen Projektpartnern für ihre Unterstützung dieses Projektes und für die Unterstützung unserer anderen Aktivitäten im Bereich Power-to-Gas. Bei Martin Seifert vom SVGW bedanke ich mich ebenfalls für den fach- lichen Input und sein sehr grosses Engagement. Neben den oben aufgeführten Partnern wurde unser Projekt auch durch Schulleitung und Gebäudedienst der HSR Hochschule für Technik Rapperswil sowie den Studiengang Erneuerbare Energien und Umwelttechnik EEU gefördert. Alle haben damit einen Beitrag für eine nachhaltige Energieversorgung der Schweiz geleistet. Prof. Dr. Markus Friedl Leiter Institut für Energietechnik 1 Energie Zürichsee Linth hiess bis November 2016 Erdgas Obersee. Seite 2 von 34
Abstract Seit Anfang 2015 und noch bis März 2017 betreibt das IET Institut für Energietechnik an der HSR Hochschule für Technik Rapperswil die erste Power-to-Methane Anlage der Schweiz, die Pilot- und Demonstrationsanlage Power-to-Methane HSR“. In diesem Bericht werden die mit dieser Anlage verbundenen Aktivitäten dokumentiert. Dieser Bericht baut auf dem Zwischen- bericht vom September 2015 auf. Das IET konnte sich in der Schweiz als Praxispartner im Bereich Power-to-Gas etablieren und als wichtiger Player in der Schweizer Energieforschung positionieren (Kapitel 1) sowohl im nationalen Forschungsprogramm 70 (NFP70) des Schweizerischen Nationalfonds als auch als Teil der Swiss Competence Center for Energy Research (SCCER). Die letzteren werden in den Jahren 2017 bis 2020 in der Phase 2 fortgesetzt. Das IET ist sowohl Teil des SCCER „Heat and Electricity Storage“ (HaE) als auch der beiden Joint Activities „Cross Energy De- monstrator Assessment“ (CEDA) und „White Paper Power-to-Gas“. Dieser Bericht zeigt, dass mit diesem Projekt ein entscheidender Beitrag dazu geleistet werden konnte, dass das Thema „Power-to-Gas“ bekannt gemacht wurde. Während am Anfang der Phase I der SCCER im Jahr 2014 Power-to-Gas erst unter wenigen Energieforschern ein Thema war, beschäftigen sich in der Phase II viele Forschungsgruppen in mehreren SCCERs mit diesem Thema. Vom 14. Juli 2016 stammt das folgende Zitat: „The SCCER Steering Com- mittee as well as the Federal Energy Research Commission CORE consider the research field P2G (and P2X) as very important for the intended transition of the Swiss energy system.“ Dieser Bericht schliesst das Projekt „Pilot- und Demonstrationsanlage Power-to-Methane HSR“ ab und leitet über zur Nachfolgeanlage bestehend aus den Projekten „Pentagon“ und „High Efficiency Power-to-Gas Pilot“ (HEPP), die am IET zum Zeitpunkt dieses Berichts ge- startet werden. Das IET konnte sein Power-to-Gas Team auf 11 Personen ausbauen und ist mit zwei EU-Projekten, einem Nationalfondprojekt und dem Nachfolgeprojekt HEPP optimal aufgestellt, eine Führungsrolle in der Umsetzung von Power-to-Gas zu übernehmen. Seite 3 von 34
Inhalt 1 IET Institut für Energietechnik ................................................................................... 5 1.1 Positionierung...................................................................................................... 5 1.2 Einbettung ........................................................................................................... 5 1.3 Mitarbeitende....................................................................................................... 9 2 Anlagen in Rapperswil ............................................................................................. 10 2.1 Bisherige Anlage: Technische Angaben und Resultate ..................................... 10 2.1.1. Eckdaten und Kennwerte: ........................................................................................... 10 2.1.2. Betriebszustände......................................................................................................... 11 2.1.3. Anfahrverhalten ........................................................................................................... 11 2.1.4. Wirkungsgrad .............................................................................................................. 12 2.1.5. Weitere Resultate ........................................................................................................ 13 2.2 Bisherige Anlage: Zielerreichung ....................................................................... 14 2.3 Nachfolgeanlage aus Pentagon und HEPP ....................................................... 15 3 Öffentliche Kommunikation ..................................................................................... 17 3.1 Führungen ......................................................................................................... 17 3.2 Wissensplattform auf der Internetseite............................................................... 20 3.3 Beiträge in Fernsehen und Radio ...................................................................... 20 3.4 Auszeichnung .................................................................................................... 22 3.5 Medienspiegel ................................................................................................... 22 4 Fachdiskussionen .................................................................................................... 26 4.1 Veröffentlichungen ............................................................................................ 26 4.2 Steering Committee ........................................................................................... 27 4.3 Expertengespräche ........................................................................................... 28 4.4 Erfahrungsgruppe .............................................................................................. 28 4.5 Schulung der Energiewirtschaft ......................................................................... 30 4.6 Beiträge zu Akzeptanz und Umsetzung ............................................................. 30 4.7 Vorträge ............................................................................................................ 31 4.8 Studienarbeiten ................................................................................................. 32 5 Beurteilung von Power-to-Gas ................................................................................ 33 5.1 Energieforschung .............................................................................................. 33 5.2 Business Cases................................................................................................. 33 5.3 Umweltbelastung ............................................................................................... 34 5.4 Die Wichtigkeit des Wirkungsgrads ................................................................... 34 5.5 Ausblick ............................................................................................................. 34 Seite 4 von 34
1 IET Institut für Energietechnik 1.1 Positionierung Seit Anfang 2014 ist das IET Institut für Energietechnik im Bereich Power-to-Gas operativ. Die Pilot- und Demonstrationsanlage Power-to-Gas ist das Fundament seiner Aktivitäten im Be- reich Power-to-Gas. Aufbauend auf den damit gesammelten Erfahrungen, konnte am IET das Schweizer Kompetenzzentrum in der Anwendung von Power-to-Gas aufgebaut werden: Un- sere Kompetenz besteht darin, Technologien aus Startup-Firmen und Forschungsinstitutionen zu Power-to-Gas Anlagen zu kombinieren und diese in das Energiesystem zu integrieren. Das IET ist Praxispartner Power-to-Gas für öffentliche Einrichtungen, Energieversorgungsunter- nehmen und die Industrie. Diese Position konnte dank der Mitwirkung unserer Partner erar- beitet werden. 1.2 Einbettung Die Power-to-Gas Gruppe des IET ist aktiv an den folgenden, institutionalisierten Aktivitäten beteiligt und bringt die Erkenntnisse aus der bisherigen Pilot- und Demonstrationsanlage sowie aus der neuen Anlage im Rahmen der Projekte „Pentagon“ und „High Performance Power-to- Gas Pilot (HEPP)“ in die Schweizer Energiediskussion ein: Die vom Bund in den Jahren 2014 bis 2016 lancierten Swiss Competence Centers for Energy Research (SCCER) werden in der Phase II in den Jahren 2017 bis 2020 weitergeführt. Zu- sätzlich werden Joint Activities gefördert, an denen mehrere SCCER beteiligt sind. Das IET ist an den folgenden Aktivitäten beteiligt: - SCCER Heat and Electricity Storage (www.sccer-hae.ch). - SCCER Joint Activity CEDA – Coherent Energy Demonstrator Assessment: Demonstrato- ren – nicht nur aus dem Bereich Power-to-Gas – werden miteinander verglichen. Leitung: SCCER Mobility Beteiligte Demonstratoren Weitere beteiligte SCCERs: - High Efficiency Power-to-Gas Pilot (HEPP), - Heat and Electricity Storage (HaE) HSR, Rapperswil - Future Energy Efficient Buildings & - Energy System Integration (ESI) Platform, Districts (FeebB&D) Paul Scherrer Institut (PSI), Villingen - Biomass for Swiss Energy Future - Move, EMPA, Dübendorf (Biosweet) - NEST, EMPA, Dübendorf - Ehub, EMPA, Dübendorf - Grid to Mobility Demonstrator, EPFL, Sion - SCCER Joint Activity White Paper Power-to-X: Leitung: SCCER Heat and Electricity Beteiligte Organisationen Storage - Paul Scherrer Institut (PSI), Villingen Weitere beteiligte SCCERs: - IET, HSR, Rapperswil - Mobility - EMPA, Dübendorf - Future Swiss Electrical Infrastruc- - Universität Luzern ture (Furies) - Universität Genf - Society and Transition (CREST) - Zürcher Hochschule der angweandten Wis- - Biomass for Swiss Energy Future senschaften ZHAW, Winterthur (Biosweet) - ETH Zürich - Bundesamt für Energie, BFE Seite 5 von 34
Nationales Forschungsprogramm 70 (www.nfp70.ch) des Schweizerischen Nationalfonds: - „Renewable Methane for Transport and Mobility“ (RMTM): Wie bereits im Zwischenbericht beschrieben, forschen unter der Leitung des IET die Universität St. Gallen (HSG), die Zür- cher Hochschule der angewandten Wissenschaften (ZHAW, Wädenswil), die École Poly- tecnique de Lausanne (EPFL) und die Sankt Galler Stadtwerke (sgsw) an der gesamten Wertschöpfungskette von der Methanproduktion bis zur Anwendung in Transport und Mo- bilität. Ein Resultat der Arbeiten zeigt Abbildung 2. - Auf Vorschlag des IET hat uns der Schweizerische Nationalfond dazu aufgefordert, eine Skizze einzureichen für ein Projekt, in dem eine Strategie erarbeitet wird, welche Kohlen- stoffquellen für welche Anwendungen genutzt werden sollen. Die Skizze wurde am 31. Ja- nuar 2017 unter dem Titel „Swiss Carbon Strategy“ eingereicht. Abbildung 2: Analyse der physischen Ströme an Kohlenstoff durch die Schweiz, die im Nationalfondprojekt „Renewable Methane for Transport and Mobility (RMTM)“ untersucht wurden. Forum Energiespeicher Schweiz der Agentur Er- neuerbare Energien Schweiz, der Dachorganisa- tion der Wirtschaft für erneuerbare Energien und Energieeffizienz. Prof. Dr. Markus Friedl ist Mit- glied der Arbeitsgruppe Speichermodellierung. Das auslaufende Projekt „Pilot- und Demonstrationsanlage Power-to-Methane HSR“ und die neue Anlage sind am IET in zahlreiche weitere Projekte eingebettet, die in Abbildung 3 gezeigt sind. Die im Zwischenbericht erwähnte Untersuchung von konzentrierten CO2-Quellen unter „zukünftigen Projekte“ konnte nicht finanziert werden. Projekte, bei denen keine Angaben zum Inhalt gemacht werden, unterliegen der Geheimhaltung. Seite 6 von 34
- SCCER Heat and Electricity Storrage SCCER - SCCER Joint Activity CEDA – Coherent Energy Demonstra- (Seite 5) tor Assessment - SCCER Joint Activity White Paper Power-to-X - Wissenschaftliche Begleitung der Power-to-Hydrogen Anlage Im Zwischenbe- richt aufgeführt mit Einspeisung im Hybridwerk Aarmatt - Pilot- und Demonstrationsanlage Power-to-Gas HSR (Kapi- tel 2.1 Seite 10) - SNF Projekt „Renewable Methane for Transport and Mobility (RMTM)“, Seite 6 - EU-Projekt „Store and Go“ im Rahmen des Programms Hori- Im Zwischenbericht als zu- zon 2020 - Überarbeitung und Ergänzung der SVGW Richtlinie G13 künftige Projekte. „Einspeisung von Biogas“, abgeschlossen Projekte - EU-Projekt „Pentagon“ im Rahmen von Horizon 2020: Bau ei- ner Power-to-Methan Anlage mit integrierter Hochtemperatur- Elektrolyse (Kapitel 2.3 Seite 15) - High Efficiency Power-to-Gas Pilot (HEPP): Power-to-Me- thane mit neuen Schweizer Technologien (Kapitel 2.3 Seite 15), Steering Committee (Kapitel 4.2 Seite 27) - Machbarkeitsstudie Power-to-Methane in der KVA Linth, Energie Zürichsee Linth AG und HZI Etogas AG IET - Studie mit Groupe E - Projekt mit Hitachi Zosen Innova - Projekt mit Nordur zukünftiges - Swiss Carbon Strategy, Schweizerischer Nationalfond, Seite 6 Projekt - Zwei Animationen Power-to-Gas jetzt auch auf Englisch - Facebook-Seite www.facebook.com/powertogasiethsr Öffentliche - Berichte in Fernsehens und Radio (Kapitel 3.3 Seite 20) Kommuni- - Führungen mit fast 1000 Personen (Kapitel 3.1 Seite 17) kation - Wissensplattform auf der Internetseite (Kapitel 3.2 Seite 20) (Kapitel 3 - Öffentliche Veranstaltung (Kapitel 3.1 Seite 17) Seite 17) - Der Medienspiegel zeigt insgesamt 87 Beiträge auf Online Medien, Presse und Fernsehen (Kapitel 3.5, Seite 22) - Homepage Power-to-Gas jetzt auch auf Englisch - Steering Commitee (Kapitel 4.2 Seite 27) - Expertengespräche Power-to-Gas (Kapitel 4.3 Seite 28) - Erfahrungsgruppe Power-to-Gas (Kapitel 4.4 Seite 28) - Schulungen für die Energiewirtschaft (Kapitel 4.5 Seite 30) Fachdis- - Beiträge zur Akzeptanz und Umsetzung (Kapitel 4.6 Seite 30) kussionen - Forum Energiespeicher Schweiz (Seite 6) - Studienarbeiten (Kapitel 4.8 Seite 32) - Prof. Dr. Markus Friedl ist Mitglied der Fachgruppe „Erneuerbare Gase“ des SVGW. Abbildung 3: Überblick über die Aktivitäten Power-to-Gas am IET. Seite 7 von 34
Abbildung 4: Landkarte der Power-to-Gas Aktivitäten des IET. Seite 8 von 34
1.3 Mitarbeitende Das Power-to-Gas Team hatte den Abgang von zwei erfahrenen Mitarbeitern zu bewältigen: Dr. Elimar Frank und Vito Crameri. Das Team wurde im Herbst 2016 und Anfang 2017 weiter ausgebaut und besteht aktuell aus 11 Personen, die in Tabelle 1 gezeigt sind. Boris Meier Christoph Steiner Dipl. Masch. Ing. ETH BSc FHO in Energie- und Lehrbeauftragter Umwelttechnik am IET seit Februar 2012 am IET seit Januar 2017 Fabian Ruoss Jachin Gorre BSc FHO in Energie- und MSc. Universität Stuttgart Umwelttechnik in Verfahrenstechnik am IET seit September Am IET seit April 2016 2014 Justin Lydement Luca Schmidlin BSc FHO in Energie- und BSc FHO in Energie- und Umwelttechnik Umwelttechnik am IET seit November am IET seit September 2016 2014 Dr. Luiz de Sousa Marina Schifferle MBA, Dipl. Chem.-Ing. ETH BSc FHO in Energie- und am IET seit Oktober 2016 Umwelttechnik am IET seit September 2013 Prof. Dr. Markus Friedl Patrick Angst Leiter Institut für Energie- BSc FHO in Energie- und technik Umwelttechnik am IET seit Februar 2011 am IET seit Oktober 2016 Sandra Moebus Physik-Ing. FH Ravensburg - Weingarten am IET ab März 2017 Tabelle 1: Power-to-Gas Team am IET in alphabetischer Reihenfolge. Seite 9 von 34
2 Anlagen in Rapperswil Die Anlage des mit diesem Bericht abgeschlossenen Projektes „Pilot- und Demonstrationsan- lage Power-to-Methane HSR“ ist im Zwischenbericht ausführlich beschrieben. Hier fassen wir die technischen Angaben und Resultate in Kapitel 2.1 nochmals zusammen, beschreiben in Kapitel 2.2 die erreichten Ziele und beschreiben in Kapitel 2.3 die Nachfolgeanlage, die in den Projekten Pentagon und HEPP gebaut wird. 2.1 Bisherige Anlage: Technische Angaben und Resultate 2.1.1. Eckdaten und Kennwerte: Die Power-to-Methane Anlage ist in Abbildung 5 gezeigt. Ihr Kern ist der mit der mit Nummer 1 bezeichnete Container. Sein Aufbau ist in Abbildung 6 gezeigt. Er enthält die Herzstücke der Anlage: den Elektrolyseur (mit Gleichrichter) und den Methanisierungs-Reaktor. Zusätzlich verfügt er über eine Tankstelle. Abbildung 5: Übersicht Demonstrationsanlage, 1: Elektrolyse, Methanreaktor und Tankstelle, 2: Büro, 3: CO2-Abtrennung aus der Umgebungsluft, 4: Photovoltaikanlage. Seite 10 von 34
Standort: Gaswerkstrasse 1, Rapperswil-Jona Betriebszeit für eine Erdgasfahrzeug- dbei einer Druckreduzierstation des Gasnet- Tankfüllung: 19.6 h. zes, in welcher der Druck von 5 barg auf ca. Ressourcen für eine Tankfüllung: 20 mbarg für die Feinverteilung reduziert wird. - 62.9 l Wasser - 38.4 kg CO2 - 616.6 kWh elektrische Energie Input-Leistung elektrisch (ohne CO2-Gewin- Alkalische Elektrolyse der Firma Erredue nung): 31 kW mit zwei Stacks bei einem typischen Output Methan: 1.00 Nm3 ⁄h entspricht 10.9 kW Druck von 8 bara. Leistung im Brennwert. Katalytische Methanisierung mit Fest- Erdgasfahrzeug Tankfüllung: 14.0 kg Methan bettreaktor und Nickelkatalysator von entspricht 777.0 MJ = 215.8 kWh im Brennwert Etogas bei einem typischen Druck von 7 bara. Tabelle 2: Die Eckdaten der Power-to-Methane Anlage an der HSR. Abbildung 6: Grundriss von Container 1 mit den wichtigsten Komponenten, der von Etogas gebaut wurde und im Rahmen dieses Projektes gemietet wurde. 2.1.2. Betriebszustände Für die Gesamtanlage gibt es drei grundlegende Betriebszustände: 1. Stillstand: Gesamte Anlage ausser Betrieb 2. „Hot standby“: Alle Anlagenteile annähernd auf Betriebstemperatur für eine unmittelbare Aufnahme des Betriebs 3. „Betrieb“: Teillast oder Volllast. 2.1.3. Anfahrverhalten Wird die Anlage aus dem Stillstand in Betrieb genommen, werden zunächst alle Leitungen mit Stickstoff gespült, bevor sie mit Wasserstoff gefüllt werden. Anschliessend werden alle Anla- genteile auf Betriebstemperatur gebracht. Aus dem Stillstand dauert es bis zum Erreichen der Seite 11 von 34
Betriebstemperatur des Elektrolyseurs (32 °C am Zellstapel) rund zwei Stunden. Das Aufhei- zen des Methanreaktors auf etwa 300 °C benötigt mehr als eine Stunde. Sobald die Zieltemperatur der Elektrolyse und des Methanreaktors erreicht ist, können Was- serstoff, Wasserdampf und Kohlendioxid in den Reaktor geleitet werden. Der Zustrom wird schrittweise erhöht, um die Überhitzung des Reaktors zu vermeiden. Die Zusammensetzung des Produktgases wird fortlaufend gemessen. Die Genauigkeit der Gas-Analytik wird wöchent- lich mit fünf Referenzgasgemischen überprüft und kalibriert. Der Methanvolumenanteil im Pro- duktgas steigt etwa sieben Minuten nach Beginn der CO2-Zumischung auf über 90 % (Abbil- dung 3). Während des Anfahrens sinkt der H2-Volumenanteil im Produktgas bis auf etwa 3 % und der CO2-Volumenanteil steigt auf etwa 3.5 %. Da aufgrund des anfänglichen Wasserstoff- Überschusses das gesamte zugegebene Kohlendioxid zu Methan reagiert und der Methanre- aktor eine bestimmte Durchströmzeit hat, ist erst nach etwa sieben Minuten „unverbrauchtes“ CO2 im Produktgas messbar. Wenn die gewünschte Gasqualität erreicht ist, wird das Produkt- gas in einen Zwischenspeicher geleitet und von dort auf 150 bar verdichtet, bevor es in Druck- flaschen oder im Gasfahrzeug gespeichert wird. Abbildung 7: Zusammensetzung des trockenen Produktgases während der Anfahrzeit. Zeitpunkt 0: Leitun- gen und Reaktor gefüllt mit H2, Beginn der CO2-Zumischung. 2.1.4. Wirkungsgrad Aus Messungen im stationären Zustand wurde das Energieflussdiagramm Abbildung 8 er- zeugt. Der Wirkungsgrad wird berechnet mit dem Brennwert des produzierten Gases und der gesamten elektrischen Leistung inklusive derjenigen aller Hilfsaggregate aber ohne CO2- Bereitstellung. Die elektrische Leistung beinhaltet ebenfalls die Kompression des Gases in Drucktanks mit einem Druck von 200 bar. gemessen in der Power-to-Methan Anlage der HSR grosstechnisch möglich Leistung im Brennwert des Gases 10.9 kW = 54 % = = = 35.4 % gesamte elektrische Leistung 30.8 kW Seite 12 von 34
An der HSR wird die obige Definition bevorzugt weil sie direkt aus Energieflussdiagrammen bestimmt werden kann, bei denen die chemischen Energieflüsse mit dem Brennwert berechnet wurden. Eine andere Definition des Wirkungsgrads mit dem Heizwert ist auch möglich. gemessen in der Power-to-Methan Anlage der HSR grosstechnisch möglich Leistung im Heizwert des Gases 9.8 kW = 49 % = = = 31.9 % gesamte elektrische Leistung 30.8 kW Die obigen Angaben zu den Wirkungsgraden, die grosstechnisch erreich werden können, sind die garantierten Werte von HZI Etogas. Abbildung 8: Noch unveröffentlichte Darstellung der Energieflüsse in der Pilot- und Demonstrationsanlage Power-to-Methane in Rapperswil. Sie wird im Oktober 2015 Artikel im Aqua und Gas enthalten sein und an den dritten Expertengesprächen gezeigt. 2.1.5. Weitere Resultate In einer Abwasserreinigungs-Anlage (ARA) wurde mit einem Kompressor gereinigtes Rohbio- gas in Flaschen abgefüllt. Die Reinigung in der ARA erfolgte mit einem Aktivkohle-Filter. Die- ses Gas wurde zur Pilot- und Demonstrationsanlage transportiert und zusammen mit Wasser- stoff durch den Methanisierungs-Reaktor geleitet und in Methan umgewandelt. Als wichtigstes Indiz, dass der Katalysator nicht durch Verschmutzungen beschädigt wurde, dient die der Ort des Hotspots: Ein Querschnitt im Reaktor, in dem die grösste Reaktion stattfindet und deswe- gen ein Temperaturmaximum erreicht wird. Er befindet sich in den ersten 20 % des Reaktors und würde sich bei einer Schädigung des Katalysators Als zusätzlich CO2-Quelle wurde die Atmosphäre verwendet. Mit einem Prototyp eines CO2- Kollektors von Climeworks wurde CO2 adsorbiert und bei atmosphärischem Druck der Power- to-Gas Anlage zur Verfügung gestellt. Die gleiche Kompressor-Einheit wie bei den Untersu- chungen zu CO2 aus der ARA diente der Kompression auf den Druck im Methanisierungs- Reaktor. Im Herbst 2017 wurde ein CO2-Kollektor von Climeworks angeliefert, der von Audi Seite 13 von 34
zur Verfügung gestellt wurde. Mit diesem Gerät konnte noch kein gleichzeitiger Betrieb mit der Power-to-Methane Anlage durchgeführt werden. Es wurden zwei Einspeisungen für das produzierte Gas realisiert: eine in das Netz mit einem Druck von 5 barg und eine in das Millibar-Netz der Feinverteilung. Damit wurde das erste Mal in der Schweiz Methan aus einer Power-to-Gas Anlage ins Erdgasnetz eingespeist. Die Instal- lation wies gewisse Unzulässigkeiten auf, die von den Zulassungsbehörden beanstandet wur- den und bei der Nachfolgeanlage verbessert werden. Im Kondensat nach dem Methanisierungs-Reaktor konnte Nickel nachgewiesen werden, je- doch deutlich unter dem erlaubten Grenzwert. 2.2 Bisherige Anlage: Zielerreichung Die Pilot- und Demonstrationsanlage Power-to-Methane HSR erreichte die folgenden Ziele: - Es konnte viel Know-How über die praktische Anwendung von Power-to-Methane Syste- men gewonnen und in Publikationen und Veranstaltungen weitergegeben werden. Es ist z.B. ein Bericht online verfügbar über die Thermodynamik von Power-to-Gas Anlagen, der die Grundlagen für die Auslegung im grossen Massstab liefert. - Die Verfahren zum Erlangen von Bau- und Betriebsbewilligungen für Power-to-Gas Anla- gen wurden durchgespielt und dokumentiert. - Es wurde Methan sowohl für die Mobilität als auch für die Einspeisung in das Erdgasnetz produziert. - Das IET hat sich gut fundiertes Know-how erworben zum Umgang mit Wasserstoff, Methan, sowie Hilfsstoffen wie Laugen des Elektrolyseurs, Katalysator des Methanisierungs-Reak- tors, Gasen und der Gasanalytik. Weiter konnte viel Wissen zu Sicherheitskonzepten von Power-to-Gas Anlagen erarbeitet werden. - Die Anlage wurde in der Aus- und Weiterbildung verwendet. Es wurden zahlreiche Studien- arbeiten durchgeführt. - Die Anlage wurde unter verschiedenen Randbedingungen getestet mit unterschiedlichen CO2-Quellen: Gasflaschen, CO2-Kollektor von Climeworks sowie Rohbiogas aus einer Ab- wasserreinigungsanlage. - Power-to-Methane wurde der Öffentlichkeit und interessierte Fachkreise anschaulich de- monstriert: Von der Solarzelle bis zum Erdgasauto. Mit fast 1‘000 Besuchern sowie 87 Bei- trägen in den Medien konnte eine grosse Öffentlichkeit erreicht werden. - Das IET konnte sich als Kompetenzzentrum Power-to-Gas positionieren und konnte weitere Projekte in diesem Bereich akquirieren. - Es konnten Projektpartner mit Mitglieder des Steering Committees zusammengebracht werden: Politiker, Energieversorger, Industrieunternehmen, Wissenschaft. Das folgende, im Gesuch des IET an den FOGA formulierte Ziel konnte nicht erreicht werden: - Die CO2 Adsorption konnte wärmetechnisch nicht mit der Power-to-Methane Anlage ver- bunden werden. Es stand zunächst ein Prototyp von Climeworks zur Verfügung, seit Sep- tember steht ein Demonstrator von Climeworks zur Verfügung, der im Besitz von Audi ist. Das IET durfte an keiner der Anlagen eine Veränderung vornehmen. Seite 14 von 34
2.3 Nachfolgeanlage aus Pentagon und HEPP Untenstehende Abbildung 9 zeigt die wesentlichen Bausteine der herkömmlichen Power-to- Methane Technologie. Die Methanisierungsreaktion ist stark exotherm, weswegen viel Wärme zur Verfügung steht, die gemäss Stand der Technik bei Power-to-Methane Anlagen ungenutzt bleibt. CO2 Reinigung Stromquelle AC/DC Konventioneller Methani- Gasauf- Mischer Gasnetz Wandler Elektrolyseur sierung bereitung Abwärme für externe Verwendung Elektrische Energie Wärme Wasserstoff, Reaktant Dampf Methan, Produktgas Kohlendioxid, Rohbiogas Abbildung 9: Prinzipschema einer Power-to-Methan Anlage gemäss Stand der Technik. Ziel von HEPP ist die High-Efficiency Power-to-Methane Technologie im industrienahen Um- feld zu demonstrieren. Dabei ist der Technologiereifegrad zu erhöhen, entsprechende indust- riell relevante Fragestellungen zu beantworten. So soll der Scale-up der Technologie ermög- licht werden. Kernelement im Projekt HEPP ist eine Demonstrationsanlage, welche im Rahmen vom EU- Projekt PENTAGON aufgebaut wird. In dieser Anlage wird eine Hochtemperatur-Elektrolyse (Solid Oxide Electrolyser Cell, SOEC) eingebaut. Diese Art von Elektrolyse zersetzt Wasser zu Wasserstoff mit nahezu verlustfreier Nutzung des eingesetzten Stromes. Die SOEC benö- tigt Wasserdampf anstatt flüssiges Wasser. Die Wärme aus der Methanisierung wird hier ge- nutzt, um den benötigten Dampf zu erzeugen. Insgesamt sollte somit grosstechnisch ein Wir- kungsgrad von 70 % erreicht werden können. Zusätzlich werden mit HEPP innovative und in der Schweiz entwickelte Technologien zum ersten Mal in dieser Anlage im Technikums-Massstab integriert (neuartige Methanisierungs- konzepte, Membrantrenntechnik und Gasanalytik), als System in ein industrienahen Umfeld eingebettet und das Systemverhalten untersucht. Abbildung 10 zeigt den Aufbau der soeben beschriebenen Anlage, wo die High-Efficiency Power-to-Methane Technologie neben den her- kömmlichen aufgebaut wird. Seite 15 von 34
Abbildung 10: Prinzipschema der Anlage, die im Rahmen von Pentagon und HEPP aufgebaut wird. Die Arbeiten am Projekt haben bereits begonnen, untenstehende Abbildung 11 zeigt einen vereinfachten Zeitplan für das Projekt, welches bis Ende 2019 dauert. Die Projektleitung un- terliegt der HSR und folgende Firmen und Institutionen sind Projektpartner (Stand 15.2.2017): - Akademische Partner: ZHAW, EPFL, EMPA und HSR - Technologieentwicklungspartner: MEMS AG, Apex AG. - Technologieanwender: Energie Zürichsee Linth AG, Erdgas Obersee-Linth Transport AG, Erdgas Regio AG, Audi AG, St. Galler Stadtwerke (sgsw). - Finanzierungspartner: Europäische Kommission, SVGW Schweizerische Verein des Gas- und Wasserfaches, Stadt Rapperswil-Jona, Elektrizitätswerk Jona-Rapperswil 2016 2017 2018 2019 Task D J F MAM J J ASO N D J F MAM J J AS O N D J F MAM J J ASO N D T2.1 Requirements and concept consolidation (HSR) Pentagon WP 2 T2.2 SOEC upgrade and integration of Power- to-Gas technology T2.3 Power-to-Gas technology control- command (CSEM) T2.4 Power-to-Gas technology operation and testing T2.5 Power-to-Heat technology integration strategies (CEA) T2.6 Detailed specifications of selected energy conversion technologies (CU) D J F MAM J J ASO N D J F MAM J J AS O N D J F MAM J J ASO N D H1 Basic Plant Adaptation/Extension HEPP Working Program H2 High Efficiency Methanation H2.1 SMARTCat H2.2 Sorption-Enhanced H3 Membrane and Fueling Modules H4 Advanced Analytics H5 Long-term, industrial Testing Programe H6 Project Management and Communication Abbildung 11: Zeitplan Projekte Pentagon und HEPP Seite 16 von 34
3 Öffentliche Kommunikation 3.1 Führungen Bis zum September 2015 hatten ca. 550 Personen die Pilot- und Demonstrationsanlage be- sichtigt, wie im Zwischenbericht erwähnt. Seither haben wir die Anlage ca. 400 weiteren Per- sonen gezeigt, womit die Anlage insgesamt fast 1000 Besucher hatte (siehe Tabelle 3 Seite 19). Mit 150 Personen waren am meisten Personen an einer öffentlichen Veranstaltung für die Bevölkerung von Rapperswil sowie mit ca. 60 an der Eröffnung des Forschungszent- rums der HSR. Weitere Besucher waren Gemeinden, Firmen, Studierende der HSR und Schü- ler, Lehrpersonen sowie die Teilnehmer der „Expertengespräche Power-to-Gas“. Dass das Projekt auch internationale Beachtung gefunden hat, zeigen Besucher aus Japan: 10.10.2016: Mitarbeiter der Firma Mitsubishi Corporation, des Japanischen Energieversor- gers Shikoku Electric Power Company (Yonden) und von AF-Consult Switzer- land Ltd. (siehe Abbildung 12). 18.01.2017: Mitarbeiter des Japanische Umweltministeriums besuchen die Anlage, nach- dem sie am World Economic Forum in Davos teilgenommen haben. Sie wer- den von Mitarbeitern der Firma Hitachi Zosen Innova aus der Schweiz und Hitachi Zosa Corporation Japan begleitet (siehe Abbildung 13). Abbildung 12: 10. Oktober 2016: Besuch der Firma Mitsubishi Corporation, des Japanischen Energieversor- gers Shikoku Electric Power Company (Yonden) und von AF-Consult Switzerland Ltd. Seite 17 von 34
Abbildung 13: 18. Januar 2017: von links nach rechts: Hiroyuki Takano, Hitachi Zosen Corporation Japan; Fabian Ruoss, IET; Masashi KAWABE, Section Chief, Climate Change Policy Division; Shoichiro TSURUTA, Senior Officer of Low Carbon RD&D Projects Section, Climate Change Policy Division; Katsuhisa Tsuji, CTO der Firma Hitachi Zosen Inova Zürich; Kouichi Izumiya, Hitachi Zosen Corporation Japan, Das Bild wurde von Adrian Schneider, Hitachi Zosen Inova Zürich gemacht. Zweimal im Jahr, jeweils im März und im November, präsentiert sich die HSR gegenüber inte- ressierten jungen Leuten, die sich über das Bachelorstudium an der HSR informieren. Das Projekt wurde insgesamt viermal vorgestellt. Ein Beispiel ist in Abbildung 14 zu sehen. Abbildung 14: Ausstellung zum Projekt „Pilot- und Demonstrationsanlage Power-to-Methane HSR“ am Infotag vom 12. November 2016. Seite 18 von 34
Anz. Anz. Datum Personengruppe Pers Datum Personengruppe Pers 27.02.2015 Gäste der Expertengespräche 19.04.2016 Studenten Modul GZE Power-to-Gas 40 20 06.03.2015 Info für Bachelorarbeit HSR- 19.04.2016 Besucher SPF, Verein Min- 16.03.2015 Student 2 energie 30 13.03.2015 EEU-Studenten 4. Semester 23.04.2016 Besucher Eröffnung For- 20 schungszentrum 60 08.05.2015 Führung ETH-Studenten 28.04.2016 Professor des SUPSI 2 1 27.05.2015 Mitarbeiter der Firma BZA AG 03.05.2016 Professor der NTU Singapur Solar 6 1 27.05.2015 IBB Energie AG 15 04.05.2016 Pensionierte HSR Mitarbeiter 10 28.05.2015 Mitarbeiter von Erdgas Ober- 28.05.2016 Solargenossenschaft Bauma see 35 15 28.05.2015 Energieforum Linth 30 05.07.2016 Strassenverkehrsamt Luzern 7 05.06.2015 Stiftschule Einsiedeln 15.08.2016 Lehrlinge der HSR 19 15 18.06.2015 Gäste und Kunden der Erdgas 19.09.2016 Ambassador Club Rapperswil Obersee 30 15 18.06.2015 Kiwanis Klub Rapperswil-Jona 21.09.2016 EPFL Valais, Sion 25 3 25.06.2015 VGOZT 10.10.2016 AF-Consult, Mitsubishi und 18 Yonden 12 27.06.2015 Erdgasobersee, Öffentliche 11.10.2016 Maturanden Veranstaltung 150 3 03.07.2015 Stadt Wetzikon 18.10.2016 André Heel, ZHAW 6 2 11.08.2015 Studenten ZHAW 25./26. Hitachi Zosen Inova 2 10.2016 3 13.08.2015 Universität Genf und Paul 10.11.2016 Hochschule Esslingen Scherrer Institut PSI 4 27 09.09.2015 Glarner Handelskamme 10.11.2016 HSR-Studenten EEU15 20 18 10.09.2015 Gäste der Expertengespräche 24.11.2016 HSR-Studenten EEU16 Power-to-Gas 50 17 11.09.2015 Stiftschule Einsiedeln 06.12.2016 Revisoren der HSR 10 3 19.09.2015 Verband unabhängiger Ener- 07.12.2016 Lehrer der Kantonsschule gieerzeuger (VESE) 30 Wetzikon 15 14.10.2015 Firma CH-Solar AG 16.12.2016 Stadtspiegel Rapperswil 4 1 21.10.2015 Mitarbeiter der Firma Insta- 23.12.2016 TEP Energy plan 25 8 30.10.2015 Mitarbeiter der Gemeinde 10.01.2017 Kiwanis Club Glarus Richterswil 15 17 30.10.2015 Schweiz. Akad. der Techn. 12.01.2017 Gäste der Expertengespräche Wissensch. (SATW) 9 Power-to-Gas 16 02.11.2015 Studenten ZHAW 18.01.2017 Hitachi Zosen Inova 2 6 30.11.2015 Schweiz. Akad. der Techn. 19.01.2017 Swiss Engineering FG Um- Wissensch. (SATW) 2 welttechnik und Energie 30 16.12.2015 Mitarbeiter von Referenz 24.01.2017 Mitarbeiter des Instituts Umtec Technik AG 3 7 13.02.2016 Schulung der HSR 09.02.2017 CEOs des Elektrizitätswerks 6 Jona-Rapperswil 2 Total 580 Total 364 Total 944 Tabelle 3: Führungen der Pilot- und Demonstrationsanlage Power-to-Methane HSR. Seite 19 von 34
3.2 Wissensplattform auf der Internetseite Unter www.iet.hsr.ch/power-to-gas steht eine Wissensplattform zur Verfügung, auf der neue Erkenntnisse der Öffentlichkeit zugänglich gemacht werden. Die Power-to-Gas Landkarte (Ab- bildung 15), die Informationen zu ausgewählten Kapiteln von Power-to-Gas sowie der Wirt- schaftlichkeitsrechner wurden auf den neusten Stand gebracht. Abbildung 15: Power-to-Gas Landkarte abrufbar unter www.iet.hsr.ch/power-to-gas, auf der Gasinfrastruktur und die grössten CO2-Quellen dargestellt sind. 3.3 Beiträge in Fernsehen und Radio Februar 2015: Fernsehbericht in der Sendung Einstein anlässlich der Inbetriebnahme und der offiziellen Eröffnung an den Expertengesprächen Power-to-Gas vom 13.02.2015. Juni 2015: Anlässlich der öffentlichen Veranstaltung vom 25. Juni 2015 wurde an jedem Tag der Woche davor auf Radio Zürichsee ein Beitrag zu Power-to-Gas ge- sendet (http://www.ezl.ch/produkte-services/innovation). November 2015: Interview mit Dr. Elimar Frank von Tele Top an der Auto Zürich 2015 (Abbil- dung 16). November 2016: Interview mit Boris Meier mit Tele Top an der Auto Zürich 2016 (Abbildung 17). Seite 20 von 34
Abbildung 16: Interview von Dr. Elimar Frank anlässlich der Auto Zürich im November 2015. Abbildung 17: Interview von Boris Meier anlässlich der Auto Zürich 2016. Seite 21 von 34
3.4 Auszeichnung Das Projekt „Pilot- und Demonstrationsanlage Power-to-Methane HSR“ wurde von der Stiftung Futur mit dem Futurpreis 2015 geehrt. Der Preis von 10‘000 Fr. wurde dem Institut an der Preisverleihung vom 19. April 2016 überreicht (Abbildung 18). Abbildung 18: Verleihung des Futurpreises 2015 am 19. April 2016 durch Thomas Schmidheini. Von links nach rechts: Christopher Stahel, Geschäftsführer Erdgas Regio; Ernst Uhler, Geschäftsführer Erdgas Obersee AG (Heute heisst die Firma Energie Zürichsee Linth AG); Marina Schifferle, IET; Marcel Koller, IET; Thomas Schmidheini, Stiftung Futur; Prof. Dr. Markus Friedl (mit dem Scheck in der Hand), IET; Luca Schmidlin, IET; Ernst Gossweiler, Geschäftsführer Elektrizi- tätswerk Jona-Rapperswil; Marc Grob, AMAG Jona-Rapperswil. 3.5 Medienspiegel Im Zwischenbericht sind 39 Beiträge aus der gedruckten Presse, in Online-Artikeln oder in Fernsehbeiträgen aufgeführt, in denen das Projekt an der HSR erwähnt wird. Seither sind 48 weitere Artikel mit Bezug zum vorliegenden Projekt erschienen und somit insgesamt 87 Bei- träge. 06.02.2017 „Gutes Jahr für Energie Zürichsee Linth“, Südostschweiz / Ausgabe Gaster & See 30.01.2017 „Rapperswil: Erfolgreiches Geschäftsjahr für Energie Zürichsee Linth„, 638.ch / 638.ch, (+) 01.02.2017 / linth24.ch / Linth 24 04.10.2016 “Klimaneutrales Erdgas im Schweizer Erdgasnetz“ Aqua & Gas 2 803 4 28.09.2016 “Klimaneutrales Erdgas im Schweizer Erdgasnetz“, bulletin-online.ch/de / Bul- letin-Online SEV/VSE DE 13.09.2016 „HSR: Speist erstmals klimaneutrales Erdgas ins Schweizer Erdgas-Netz ein“, ee-news.ch / EE-News, (+) 13.09.2016 / ee-news.ch / EE-News 07.09.2016 „Ein kleiner Hebel für die Zukunft der Energie“, Südostschweiz / Ausgabe Gaster & See 5 904 8 Seite 22 von 34
Abbildung 19: Bild in der Südostschweiz vom 7. September 2016 anlässlich der offiziellen Eröffnung der Ga- seinspeisung ins Erdgasnetz an der Pilot- und Demonstrationsanlage Power-to-Methane HSR. 06.09.2016 „Das Erdgas stammt nicht mehr bloss aus der Erde“, Radio SRF 1 / Regional- journal Graubünden / Regjournal GR 17.30 | Dauer: 00:03:04 06.09.2016 „Klimaneutrales Erdgas: Hochschule für Technik geht neue Wege“, Radio SRF 1 / Regionaljournal Ostschweiz / Regjournal Ostschweiz 17.30 06.09.2016 „Hochschule für Technik Rapperswil wird zum Gasproduzenten“, srf.ch / SRF Schweizer Radio und Fernsehen Online 06.09.2016 „Ein kleiner Hebel für die Zukunft der Energie“, suedostschweiz.ch / Südost- schweiz Online 02.09.2016 „CO2 als Rohstoff für Treibstoffe“, Aqua & Gas 01.09.2016 „Von der Sonne in den Tank“, unternehmerzeitung.ch / Unternehmerzeitung Online 01.09.2016 “Rapperswiler Erdgas kommt ins Netz“, youtility.ch / Youtility, (+) 01.09.2016 / unternehmerzeitung.ch / Unternehmerzeitung Online, (+) 01.09.2016 / clean- tech.ch / Cleantech 13.07.2016 „Mit Erdgas und Biogas klimafreundlich unterwegs“, Klimafreundlich Schweiz / Jahrbuch 11.07.2016 „Sprit aus dem künstlichen Blatt“, Sarganserländer 07.07.2016 „Klimafreundlich fahren mit Gas“, in/pact europe in der Weltwoche / Themen- beilage Seite 23 von 34
05.07.2016 „Der solare Brennstoff der Zukunft“, Berner Zeitung / Ausgabe Stadt+Region Bern 02.07.2016 „Auszeichnung für erste Power-to-Methan-Anlage der Schweiz“, Aqua & Gas 02.07.2016 „Sprit aus dem künstlichen Blatt“, Südostschweiz / Ausgabe Graubünden 01.07.2016 „Der solare Brennstoff der Zukunft - Energie aus dem künstlichen Blatt“, Der Landbote 01.07.2016 „Sprit aus dem künstlichen Blatt“, Neue Luzerner Zeitung 01.07.2016 „Der solare Brennstoff der Zukunft - Energie aus dem künstlichen Blatt“, Zür- cher Unterländer / Neues Bülacher Tagblatt 17 573 43 01.07.2016 „Der solare Brennstoff der Zukunft - Energie aus dem künstlichen Blatt“, Zü- richsee-Zeitung / Bezirk Meilen 20.06.2016 „Fahren die Autos der Zukunft mit Methangas?“, 20 Minuten 03.06.2016 „Konvergenz mit Gas in einer Schlüsselposition“, Aqua & Gas Abbildung 20: Artikel über die Pilot- und Demonstrationsanlage Power-to-Methane HSR in 20 Minuten vom 22. Juni 2016. Seite 24 von 34
25.05.2016 „Verleihung des Innovationspreises der Stiftung FUTUR an der HSR“, Um- welttechnik Schweiz 20.05.2016 „Erdgas Obersee ist sehr gut unterwegs“, Südostschweiz / Ausgabe Gaster & See 19.05.2016 „Wasserstoff aus erneuerbarem Strom“, Swiss Engineering / STZ 12.05.2016 „Klimafreundlich unterwegs mit Erd- und Biogas“, Zürcher Wirtschaft 20.04.2016 „Rapperswiler Projekte erhalten Innovationspreise“, cafe-europe.info / Café Europe- Nachrichtenagentur, (+) 20.04.2016 / cleantech.ch / Cleantech 20.04.2016 „Drei HSR-Professoren erhalten Innovationspreis“, Zürichsee-Zeitung / Ober- see 16.02.2016 „Erdgasnetz als Speicher für erneuerbare Energie“, bulletin-online.ch/de / Bul- letin-Online SEV/VSE DE 12.02.2016 „HSR forscht mit EU-Partnern an gross- technischen Langzeit-Energiespei- chern“, Südostschweiz / Ausgabe Glarus 05.02.2016 „Power-to-Gas: Welche technische Fragen gibt es beim Hoffnungsträger der Energiewende?“, ee-news.ch / EE-News 04.02.2016 „HSR forscht mit EU-Partnern an Langzeit-Energiespeichern“, zsz.ch / Zürich- see-Zeitung Online 04.02.2016 „HSR forscht mit EU-Partnern an Langzeit-Energiespeichern“, Zürichsee-Zei- tung / Obersee 30.01.2016 „HSR: Forscht mit EU-Partnern an grosstechnischen Langzeit-Energiespei- chern“, ee-news.ch / EE-News 18.12.2015 „CO2 als Rohstoff für eine nachhaltige Mobilität“, Umwelt Perspektiven 09.12.2015 „Langsamer Zuwachs an Wasserstoff-Tankstellen“, Neue Zürcher Zeitung 30.10.2015 „Die grüne Alternative: Power to Gas“, Tele Top / Top Fokus | Dauer: 03:34:00 18.10.2015 „Bis 2050 ist ein grosser Teil der Energiewende umgesetzt“, Schweiz am Sonntag / Ausgabe Glarus 04.10.2015 „Riesige Akkus, H2, Methan“, NZZ am Sonntag / Sonderbeilage 02.10.2015 „Erneuerbare Treibstoffe mit Power-to-Gas“, Aqua & Gas 23.09.2015 „Luft säubern und Energie speichern“, Glarus Nord / Glarner Woche 18.09.2015 „Aus Luft einen Energiespeicher gemacht“, Südostschweiz / Ausgabe Glarus 17.09.2015 „Luft säubern und Energie speichern“, Fridolin 31 453 14.09.2015 „Luft säubern und Energie speichern“, glarus24.ch / Glarus 24 15.08.2015 „HSR: Solarstrom zu Treibstoff!“, ee-news.ch / EE-News Seite 25 von 34
4 Fachdiskussionen 4.1 Veröffentlichungen Insgesamt hat das IET vier wissenschaftlich/technische Beiträge im Zusammenhang mit Power-to-Gas veröffentlicht sowie einen online verfügbaren Bericht: Oktober 2014 Friedl, M. und Meier, B. „Power-to-Gas in der Anwendung“, Aqua und Gas Oktober 2015 „Power-to-Gas zur Erzeugung erneuerbarer Treibstoffe, erste Betriebserfah- rungen mit der Pilot- und Demonstrationsanlage Power-to-Methane HSR“, Aqua und Gas November 2015 Meier, B., Ruoss, F. and Friedl, M. „CO2 als Rohstoff für eine nachhaltige Mo- bilität“, Umwelt Perspektiven 6/15, Artikel 623 23. November 2016: Meier, B., Ruoss, F. and Friedl, M. „Investigation of carbon flows in Swit- zerland under special consideration of carbon dioxide as a feedstock for sus- tainable energy carriers”, Energy Technology, accepted manuscript online: (http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ente.201600554/full) Friedl, M., Meier, B., Ruoss, F. and Schmidlin, L. “Thermodynamik von Power-to-Gas”, Bericht veröffentlicht auf der Homepage des IET, 20 October 2016 (Abbildung 21) Abbildung 21: Öffentlicher Bericht zur Thermodynamik von Power-to-Gas. Seite 26 von 34
4.2 Steering Committee Das Steering Committee, das aus Vertretern der In- 13.02.2015 1. Teffen an- dustrie, der Politik und der Wissenschaft zusammen- lässlich der Er- gesetzt ist, hat das auslaufende Projekt „Pilot- und De- öffnung monstrationsanlage Power-to-Methane HSR“ beglei- 20.08.2015 2. Treffen tet. In Seiner vierten Sitzung hat das Steering Commit- 26.02.2016 3. Treffen tee beschlossen, auch das neue Projekt „High Effi- 04.11.2016 4. Treffen ciency Power-to-Gas Pilot“ (HEPP) zu begleiten. Die 10.02.2017 5. Treffen aktuellen Mitglieder sind in der folgenden Tabelle ge- zeigt. Präsident und Ernst Uhler, CEO, Energie Zürichsee Linth AG, Erdgas Regio Industrie Martin Landolt, Nationalrat, BDP Thomas Böhni, ehem. Nationalrat, GLP Politik Barbara Keller-Inhelder, Nationalrätin, SVP Marcel Dobler, Nationalrat FDP Peter Graf, Leiter Marketing, St.Galler Stadtwerke Martin Seifert, Ressortleiter, SVGW Daniela Decurtins, Direktorin, VSG Dr.-Ing. Hagen Seifert, Department Head, Audi AG Roland Heigl, Teamleiter Erneuerbare Energien, Audi AG Industrie Dr. Simone Müller-Hellwig, Projektmanagement CO2 Dr. Jan Wurzbacher, Gründer und Direktor, Climeworks Dominique Kronenberg, COO, Climeworks Adrian Inauen, SN Energie AG Stefan Muster, Bereichsleiter Wirtschaft und Regulierung, VSE Christian Bach, Abteilung Verbrennungsmotoren, EMPA Dr. Sinan Teske, EMPA Dr. Elimar Frank, Frank Energy und Forma Futura Invest AG Wissenschaft Prof. Dr. Markus Friedl, Institutsleiter, IET, HSR Dr. De Sousa, Manager International Projects, IET, HSR Sandra Moebus, IET, HSR Daniela Geosits, Adminstration, IET, HSR Tabelle 4: Aktuelle Liste der Mitglieder des Steering Commitee. Seite 27 von 34
4.3 Expertengespräche „Wenn es die „Expertengespräche Power-to-Gas nicht geben würde, müsste man sie erfin- den.“2 Die Veranstaltung konnte sich in fünf Durchführungen als Schweizer Forum für Power- to-Gas etablieren und versammelt jeweils ca. 100 Personen aus der Branche in Rapperswil. 13.05.2014 Erste Durchführung, Sponsoren: Regio Energie Solothurn, Sankt Galler Stadt- werke sgsw und Swissgas. (Link) 13.02.2015 Zweite Durchführung mit gleichzeitiger Eröffnung und Vorstellung der Power- to-Gas Anlage, Sponsoren: Erdgas Obersee, Erdgas Regio. (Link) 10.09.2015 Dritte Durchführung, Sponsoren: Regio Energie Solothurn, Audi, Swissgas. (Link) 13.04.2016 Vierte Durchführung, Sponsor: Umwelt Arena Spreitenbach, Veranstaltungs- ort war die Umwelt Arena in Spreitenbach, Die Veranstaltung ist jetzt öffentlich mit einer Teilnahmegebühr von Fr. 150. (Link) 12.01.2017 Fünfte Durchführung, Sponsor Energie 360 °. (Link) 4.4 Erfahrungsgruppe In der Erfahrungsgruppe Power-to-Gas werden zwischen aktuellen und zukünftigen Betreibern von Power-to-Gas Anlagen praktische Erfahrungen ausgetauscht. Zusätzlich zu den vier im Zwischenbericht erwähnten Treffen, haben sieben weitere Treffen stattgefunden, also insge- samt 11 Treffen (siehe Tabelle 5). Der Teilnehmerkreis wurde seit dem Zwischenbericht er- weitert. Die Organisationen aus Tabelle 6 sind für das nächste Treffen vom 17. Mai 2017 ein- geladen. Ein Überblick über alle dem IET bekannten Power-to-Gas Projekte in der Schweiz ist in Tabelle 7 gezeigt. Sie zeigt, dass alle involvierten Organisationen zum Austausch in der Erfahrungs- gruppe eingeladen sind. 31.01.2014 1. Treffen Rapperswil 17.02.2016 7. Treffen Rapperswil Umwelt Arena 04.07.2014 2. Treffen Rapperswil 13.04.2016 8. Treffen Spreitenbach 22.09.2014 3. Treffen Rapperswil 09.06.2016 9. Treffen Rapperswil 25.03.2015 4. Treffen Rapperswil 21.09.2016 10. Treffen Rapperswil 10.09.2015 5. Treffen Rapperswil 12.01.2017 11. Treffen Rapperswil Klärwerk Werd- 27.11.2015 6. Treffen Rapperswil 17.05.2017 12. Treffen hölzli, Zürich Tabelle 5: Treffen der Erfahrungsgruppe Power-to-Gas. 2 Zitat von Dr. Tilmann Schildhauer, Senior Researcher, Paul Scherrer Institut, Villingen im Februar 2017 Seite 28 von 34
Organisation: Repräsentant Projekt EMPA Urs Cabalzar Move, https://www.empa.ch/de/web/empa/move EPFL Valais, Mar- Dr. Heron Vrubel, Dr. Grid2Mobility Demonstrator, Martigny, tigny Véronique Amstutz, Yo- http://lepa.epfl.ch/demo rick Ligen EPFL Valais, Sion Prof. Dr. Andreas Züttel PV-Anlage, Elektrolyseur, Methanisie- rung, Brennstoffzelle in den Labors der EPFL Sion H2 Energy Dr. Philipp Dietrich (wurde Power-to-Hydrogen mit Coop und IBA für das nächste Treffen Asrau, http://h2energy.ch/h2-energy-un- eingeladen) terstuetzt-coop-beim-aufbau-ihres-einzig- artigen-wasserstoffkreislaufs/ IET, HSR, Prof. Dr. Markus Friedl, Pilot- und Demonstrationsanlage Power- Boris Meier und weitere to-Methane HSR Mitarbeiter https://www.iet.hsr.ch/in- dex.php?id=13510 . Das Projekt endet im Februar 2017. Die Projekte „Penta- gon“ und „HEPP“ erlauben es, eine Nachfolgeanlage zu bauen. Postauto Schweiz Nikoletta Seraidou Power-to-Hydrogen für fünf Busse. Das AG Projekt wird eingestellt, Nikoletta Se- raidou hat Postauto Schweiz verlassen. PSI Dr. Tilman Schildhauer, ESI Platform, https://www.psi.ch/me- Marcel Hofer dia/esi-platform Regio Energie So- Marcel Rindlisbacher Hybridwerk Aarmatt, www.hybridwerk.ch lothurn Sankt Galler Alfred Steingruber Machbarkeitsstudien Power-to-Gas in Stadtwerke sgsw der Stadt St.Gallen SVGW Martin Seifert Umwelt Arena Roger Balmer Energieautarkes Mehrfamilienhaus in Brütten, http://www.umweltarena.ch/u- ber-uns/energieautarkes-mfh-brutten/ Tabelle 6: Eingeladene am 12. Treffen der Erfahrungsgruppe Power-to-Gas. Seite 29 von 34
Aktuelle Projekte Organisation Ort Erfa CEDA Gruppe (WP1) Seite 5 Power-to-Hydrogen: Produktion erneu- H2 Energy, Coop Aarau, Hun- erbarer Wasserstoff und Wasserstoff and IBAarau zenschwil X Tankstelle Grid to Mobility Demonstrator EPFL Martigny X X Hybridwerk Aarmatt Regio Energie Solothurn X Solothurn High Efficiency Power-to-Gas Pilot IET, HSR Rapperswil X X (HEPP) MOVE EMPA Dübendorf X X Energy System Integration (ESI) Plat- Paul Scherrer Villingen X X form Institut Energieautarkes Haus in Brütten Umweltarena Brütten X Power-to-Methane at Limeco Swisspower, Li- Dietikon X X wastewater treatment plant in Dietikon meco Power-to-Gas Sion EPFL Sion X Ehemalige Projekte Power-to-Hydrogen for Busses Postauto Brugg X Schweiz Pilot und Demonstrationsanlage IET, HSR Rapperswil X Power-to-Methane Tabelle 7: Power-to-Gas Anlagen in der Schweiz. 4.5 Schulung der Energiewirtschaft Zusätzlich zur im Zwischenbericht erwähnten Schulung vom 25. Juni 2015 wurde am 18. Feb- ruar 2016 ein weiterer eintägiger Workshop „Power-to-Gas“ veranstaltet. 4.6 Beiträge zu Akzeptanz und Umsetzung Abbildung 22: Bild vom 18. Juni 2015 auf dem Bundesplatz. Von links nach rechts: Prof. Dr. Markus Friedl (IET), Thomas Böhni (Nationalrat), Johann Schneider-Ammann (Bundesrat). Zusätzlich zu den neun Beiträgen aus dem Zwischenbericht gab es in dieser Berichtsperiode die folgenden Aktivitäten. 16.03.2016 Friedl, M.J. „Power-to-Gas: Speicherung von überschüssigem Strom als syn- thetisches Gas“, Veranstaltung der Parlamentarischen Gruppe Erneuerbare Energien und aee Suisse (Agentur Erneuerbare Energie), Bern Seite 30 von 34
28.09.2016 Friedl, M.J., „Die zukünftige Rolle von Power-to-Gas in einer nachhaltigen Energieversorgung der Schweiz”, Veranstaltung der Parlamentarischen Gruppe Erneuerbare Energien und aee Suisse (Agentur Erneuerbare Ener- gie), Bern 04.10.2016 Friedl, M.J. „ Power-to-Gas will save us all“, Science Slam at the SCCER Heat and Electricity Storage 4th Symposium, Horw Abbildung 23: Science Slam „Power-to-gas will save us all“ by Prof. Dr. Markus Friedl, Heat and Electricity Storage, 4th Symposium, October 24 2016, Hochschule Luzern – Technik & Architektur, Horw. 4.7 Vorträge Zusätzlich zu den fünf Vorträgen aus dem Zwischenbericht hat das Team der HSR die folgen- den Vorträge gehalten: November 2015 Frank E. „Biologische Methanisierung“, OTTI Konferenz in Regensburg 03.02.2016 Friedl, M.J. „Power‐to‐Gas – Etat de la recherche“, Séminaire 2016 des diri- geants des Gaziers Romands, Glion 11.03.2016 Friedl, M.J., “Power-to-Gas-Technologien: aktueller Stand und Herausforde- rungen“, Erdgastagung 2016, Kantonsratssaal St.Gallen 16.03.2016 Frank, E. „Power-to-Gas plants in Switzerland – operational experiences“, OTTI Conference on Power-to-Gas and Power-to-X for Europe’s Energy Tran- sition, Düsseldorf, Germany 06.06.2016 Meier, B. „Hybridwerk Aarmatt: Die Energiezukunft wissenschaftlich beglei- tet“, FOGA Forschungstag, Zürich 10.12.2016 Meier, B. “Power-to-gas: Speicherung von erneuerbarer Energie als Gas”, Bau und Energie Messe, Bern Seite 31 von 34
4.8 Studienarbeiten Zusätzlich zu den sechs Arbeiten aus dem Zwischenbericht wurden die folgenden Arbeiten durchgeführt: Steiner Chr. „Power-to-Gas on a Table“, Studienarbeit im Studiengang Erneuerbare Energien und Umwelttechnik, betreut durch Prof. Dr. Markus Friedl, 18. Dezember 2015 Steiner, Chr. und Berweger, E. „Inbetriebnahme und Tests einer Methanisierung“, Bachelorar- beit im Studiengang Erneuerbare Energien und Umwelttechnik, betreut durch Prof. Dr. Mar- kus Friedl, 17. Juni 2016 Reichen, A. und Galliard, S., „Machbarkeitsstudie: Einsatz von erneuerbarem Methan für die Nutzfahrzeugflotte der Migros Ostschweiz“, Bachelorarbeit im Studiengang Erneuerbare Energien und Umwelttechnik, Industriepartner Migros Ostschweiz, betreut durch Boris Meier und Prof. Dr. Markus Friedl, 17. Juni 2016 Schmid, L. „Auslegung einer Power-to-Gas-Anlage für die Biogas-Aufbereitung Werdhölzli“, Studienarbeit, Herbstsemester 2016, Studiengang Erneuerbare Energien und Umwelttech- nik, Industriepartner Biogas Zürich, betreut durch Prof. Dr. Markus Friedl und Jachin Gorre, 20. Dezember 2016 Coulin, A. „Integration of Solid Oxide Electrolysis for a Power-to-Methane application“, Pro- jektarbeit, Herbstsemester 2016, Master of Science in Engineering, betreut durch Prof. Dr. Markus Friedl, 2. Februar 2017 Ruoss, F. Vertrauliches Thema zusammen mit der Firma Hitachi Zosen Inova, Projektarbeit im Master of Science in Engineering, betreut durch Prof. Dr. Markus Friedl und Jachin Gorre, Februar 2017 Schmidlin, L. „Material and Energy Flow Analysis for the Feasibility of a Power-to-Gas Plant in Iceland“, Projektarbeit im Master of Science in Engineering, Industriepartner Nordur, betreut durch Dr. Elimar Frank und Jachin Gorre, Februar 2017 Seite 32 von 34
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