Pilot- und Demonstrationsanlage Power-to-Methane HSR Überblick über die Aktivitäten nach 1.5 Jahren SCCER Prof. Dr. Markus Friedl September 2015 Version 2 Abbildung 1: Frühes Bild der Pilot- und Demonstrationsanlage Power-to-Methane vom Januar 2015. Seite 1 von 23 Projektpartner: Unterstützt durch den „Forschungs-, Entwicklungs- und Förderungsfonds der Schweizerischen 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 fachlichen Input und sein 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 Seite 2 von 23 Abstract Das IET konnte sich in der Schweiz als Praxispartner im Bereich Power-to-Gas etablieren (Kapitel 1). Seit Anfang 2014 ist das IET im Bereich Power-to-Gas operativ als Teil des SCCER Heat and Electricity Storage. Anfang 2015 konnte das IET Institut für Energietechnik termingerecht die Pilot- und Demonstrationsanlage in Betrieb nehmen und verfügt somit über die erste Power-to-Methane Anlage in der Schweiz (Kapitel 2). Dieser Bericht fasst unsere Aktivitäten im Zusammenhang mit dieser Anlage zusammen. Er enthält nur wenige technischen Aspekte des Projektes. Diese werden separat publiziert. Ziele (Kapitel 2.1): - Technisch: Weltweit erstmaliges technisches Schliessen des CO2 Kreislaufs in einer einzigen Anlage, indem CO2 für die Methanisierung mit einer Technologie von Climeworks aus der Atmosphäre entnommen wird. - Gewinn von Erkenntnissen: Umgang mit Wasserstoff und Methan für das IET, Erkenntnisse zu Bau, Bewilligungsverfahren, stationärem und dynamischen Betrieb. - Public Relations: Kommunikation der Erfahrungen der Öffentlichkeit und Fachkreisen. Die Aktivitäten in den ersten 1.5 Jahren des SCCER Storage of Heat and Electricity: - Das Power-to-Gas Team besteht aus acht Mitarbeitenden (Kapitel 1.3), von denen fünf durch Etogas geschult wurden und die Power-to-Methane Anlage jetzt selbständig betreiben können. - Mit der Unterzeichnung eines Vertrags mit Audi und Climeworks im Januar 2015 hat das Projekt seine definitive Form gefunden. - Es wurde ein Steering Commitee ins Leben gerufen mit Angehörigen aus Politik, Wissenschaft und Wirtschaft. (Kapitel 4.2). - Im Rahmen von Führungen und einer öffentlichen Veranstaltung (Kapitel 3.1) haben bis heute ca. 400 Personen die Anlage besucht. Anlässlich der zweiten und dritten Expertengespräche (Kapitel 4.3) haben zusätzlich 150 Fachleute die Anlage besichtigt. - Es hat eine erste Schulung für die Energiewirtschaft stattgefunden, welche aufgezeigt hat, dass Unterlagen zu den Grundlagen von Power-to-Gas fehlen und Schulungen ein Bedürfnis sind (Kapitel 4.5). - Das IET hat zwei weitere Projekte im Bereich Power-to-Gas sowie zwei zusätzliche Projekte beantragt (Kapitel 5) und konnte sich im Rahmen eines EU-Projekt-Antrages auch im internationalen Umfeld gut vernetzen. - Bereits zum dritten Mal finden am 10. September 2015 die Expertengespräche Power-toGas in Rapperswil statt (Kapitel 4.4). - Das IET wird in der Oktoberausgabe von Aqua und Gas quantitative Resultate zur Pilotund Demonstrationsanlage publizieren (Kapitel 4.1) und damit eine Lücke in der Literatur schliessen. - Das IET moderiert eine Erfahrungsgruppe von Betreibern von Power-to-Gas Anlagen (Kapitel 4.4) und beteiligt sich an diversen Aktivitäten, welche der Information, der Steigerung der Akzeptanz und der Umsetzung von Power-to-Gas im grossen Massstab dienen (Kapitel 4.6). Es ist wichtig, dass nicht durch falsche Informationen in einem frühen Stadium die Weichen für Power-to-Gas falsch gestellt werden. - Studierende des Studiengangs Erneuerbare Energien und Umwelttechnik haben die Demonstrationsanlage besucht und im Rahmen einer Vorlesung behandelt. Mehrere Studierende schreiben Semesterarbeiten zu Power-to-Gas. Studierende von anderen Hochschulen, die Interesse am Thema haben, haben die Anlage ebenfalls besucht. Seite 3 von 23 Inhalt 1 IET Institut für Energietechnik ................................................................................... 5 1.1 Positionierung...................................................................................................... 5 1.2 Einbettung ........................................................................................................... 5 1.3 Mitarbeitende....................................................................................................... 7 2 Pilot- und Demonstrationsanlage .............................................................................. 8 2.1 Aufgabenstellung und Ziele ................................................................................. 8 2.2 Überblick ............................................................................................................. 9 2.3 Historie des Projektes........................................................................................ 10 2.4 Finanzierung...................................................................................................... 11 3 Öffentliche Kommunikation ..................................................................................... 12 3.1 Führungen ......................................................................................................... 12 3.2 Wissensplattform auf der Internetseite............................................................... 13 3.3 Beiträge in Fernsehen und Radio ...................................................................... 13 3.4 Medienspiegel ................................................................................................... 14 4 Fachdiskussionen .................................................................................................... 16 4.1 Veröffentlichungen ............................................................................................ 16 4.2 Steering Committee ........................................................................................... 16 4.3 Expertengespräche ........................................................................................... 17 4.4 Erfahrungsgruppe .............................................................................................. 17 4.5 Schulung der Energiewirtschaft ......................................................................... 18 4.6 Beiträge zu Akzeptanz und Umsetzung ............................................................. 20 4.7 Vorträge ............................................................................................................ 21 4.8 Studienarbeiten ................................................................................................. 21 5 Weitere Projekte ....................................................................................................... 22 6 Vorläufige Beurteilung von Power-to-Gas .............................................................. 23 Anhang: Presseartikel zu den Power-to-Gas Aktivitäten am IET Seite 4 von 23 1 IET Institut für Energietechnik 1.1 Positionierung Seit Anfang 2014 ist das IET Institut für Energietechnik im Bereich Power-to-Gas operativ als Teil des SCCER Heat and Electricity Storage und konnte sich als Praxispartner Power-toGas für öffentliche Einrichtungen, Energieversorgungsunternehmen und Industrie etablieren. Die Pilot- und Demonstrationsanlage Power-to-Gas ist das Fundament seiner Aktivitäten im Bereich Power-to-Gas. 1.2 Einbettung SCCER 3 Heat and Electricity Storage Die Pilot- und Demonstrationsanlage ist in weitere Aktivitäten im Bereich Power-to-Gas eingebettet. Sie sind in Abbildung 2 gezeigt und in Abbildung 3 mit den entsprechenden Partnern dargestellt. Projekte - Wissenschaftliche Begleitung der Power-to-Hydrogen Anlage mit Einspeisung im Hybridwerk Aarmatt (Kapitel 5 Seite 22) - Pilot- und Demonstrationsanlage Power-to-Gas HSR (Kapitel 2 Seite 8) mit Steering Committee (Kapitel 4.2 Seite 16) - SNF Projekt „Renewable Methane for Power and Mobility“(Kapitel 5 Seite 22) zukünftige Projekte (Kapitel 5 Seite 22) - EU-Projektantrag „Store and Go“ im Rahmen des Programms Horizon 2020 - Projektanträge beim BFE und beim FOGA zur Untersuchung von konzentrierten CO2-Quellen - Mitarbeit bei der Überarbeitung und Ergänzung der SVGW Richtlinie G13 „Einspeisung von Biogas“ für die Einspeisung von Wasserstoff und Methan aus Power-to-Gas Anlagen - Erste Abklärungen zum Nachfolgeprojekt bzw. Nachfolgeinfrastruktur der Pilot- und Demonstrationsanlage Öffentliche Kommunikation (Kapitel 3 Seite 12) - Produktion von zwei Animationen, die Power-to-Gas erklären https://youtu.be/0ErKWNuKPs0, https://youtu.be/hzaEcbNGA04 - Facebookseite www.facebook.com/powertogasiethsr - Bericht in der Sendung Einstein des Schweizer Fernsehens sowie in zwei Regionalfernsehstationen (Kapitel 3.3 Seite 13) - Führungen (Kapitel 3.1 Seite 12) - Wissensplattform auf der Internetseite (Kapitel 3.2 Seite 13) - Öffentliche Veranstaltung (Kapitel 3.1 Seite 12) - Der Medienspiegel zeigt insgesamt 39 weitere Beiträge auf Online Medien, Presse und Fernsehen (Kapitel 3.4, Seite 14) - Themenwoche am Radio Zürichsee (Kapitel 3.3 Seite 13) Fachdiskussionen - IET Abbildung 2: Steering Commitee (Kapitel 4.2 Seite 16) Expertengespräche Power-to-Gas (Kapitel 4.3 Seite 17) Erfahrungsgruppe Power-to-Gas (Kapitel 4.4 Seite 17) Schulungen für die Energiewirtschaft (Kapitel 4.5 Seite 18) Beiträge zur Akzeptanz und Umsetzung (Kapitel 4.6 Seite 20) Studienarbeiten (Kapitel 4.8 Seite 21) Überblick über die Aktivitäten Power-to-Gas am IET. Seite 5 von 23 Abbildung 3: Landkarte der Power-to-Gas Aktivitäten des IET. Seite 6 von 23 1.3 Mitarbeitende Dank der Finanzierung des Projektes durch den SCCER „Heat and Electricity Storage“, die HSR und den FOGA, kann langfristiges Know How aufgebaut werden. Die acht Personen des Power-to-Gas Teams am IET sind in Tabelle 1 gezeigt. Fünf davon wurden geschult, um die Anlage von Etogas selbständig bedienen zu können. Alle Arbeiten an der Anlage werden durch Mitarbeitende des IET durchgeführt. In Studienarbeiten werden nur einzelne Aspekte von Power-to-Gas untersucht. Sie sind in Kapitel 4.8 ab Seite 21 aufgeführt. Tabelle 1: Colin Cianelli Boris Meier MSc FHO in Engineering, Energy & Environment am IET seit September 2011 Dipl. Masch. Ing. ETH am IET seit Februar 2012 Vito Crameri Fabian Ruoss MSc FHO in Engineering, Energy & Environment am IET seit Februar 2015 BSc FHO in Energie- und Umwelttechnik am IET seit September 2014 Dr. Elimar Frank Marina Schifferle Physiker und Theologe an der HSR seit Oktober 2007, am IET seit September 2014 BSc FHO in Energie- und Umwelttechnik am IET seit September 2013 Prof. Dr. Markus Friedl Luca Schmidlin Leiter Institut für Energietechnik am IET seit Februar 2011 BSc FHO in Energie- und Umwelttechnik am IET seit September 2014 Power-to-Gas Team am IET in alphabetischer Reihenfolge. Seite 7 von 23 2 Pilot- und Demonstrationsanlage 2.1 Aufgabenstellung und Ziele Gemäss dem Gesuch des IET an den FOGA, verfolgt die Pilot- und Demonstrationsanlage Power-to-Methane HSR die folgenden Ziele: „Technisch: - Erstmalig nutzt die CO2 Adsorption die Abwärme von Elektrolyse und Methanisierung - Das IET kalibriert physikalische Modelle zur Beschreibung von Power-to-Gas Systemen - Optimieren des Gesamtwirkungsgrads - Versuchsanlage für Studienarbeiten - Entwicklung einer Mastersteuerung für das optimale Wärmemanagement (Abwärme von Elektrolyse und Methanisierung, Wärmebedarf der Desorption von CO2) Gewinn von Erkenntnissen: - Systemdesign für die Integration der Komponenten - Vertieftes Verständnis der Analytik der Prozesskette - Designkriterien für hochskalierte Anlagen - Betrieb mit unterschiedlichen Randbedingungen: konstante oder variierende Gasqualität bei konstanter oder variierender Stromversorgung - Sicherheitskonzept - Allgemein: Umgang mit Wasserstoff und Methan - dynamisches Verhalten von Power-to-Gas Anlagen - Einspeiseüberwachung - Verfahren zum Erlangen von Bau- und Betriebsbewilligung Public Relations: - Power-to-Methane wird für Öffentlichkeit und interessierte Fachkreise anschaulich demonstriert: Von der Solarzelle bis zum Erdgasauto - Ausbildungskurse für Angehörige der HSR sowie externe Fachexperten möglich - Erdgas Obersee positioniert sich als innovativer Energieversorger und zeigt Wege in eine erneuerbare Gasversorgung - Weitere mögliche Projektpartner und Lieferanten positionieren sich als innovative Unternehmen - Die HSR zeigt sich als innovatives und pragmatisches Kompetenzzentrum bei der Umsetzung neuer Technologien und vermarktet den Studiengang Erneuerbare Energie und Umwelttechnik EEU - Das IET positioniert sich als Kompetenzzentrum Power-to-Gas und akquiriert weitere Projekte in diesem Bereich Vision: - Umsetzung einer industriellen Anlage mit elektrischer Leistung von mind. 1 MW innerhalb von drei Jahren.“ Dieses Dokument gibt einen Überblick über vergangene und bereits geplante Aktivitäten, welche diesen Zielen dienen. Seite 8 von 23 2.2 Überblick Die Anlage ist in Abbildung 4 gezeigt. Es handelt sich um eine temporäre Anlage, die bis Januar 2017 an der HSR stehen wird. Obwohl es eine Anlage im kleinen Massstab ist, enthält sie alle wichtigen Komponenten einer Anlage im grossen Massstab. Der Kern der Anlage ist der Container mit Elektrolyseur, Methanisierung, Gasspeicher und Tankstelle. Er wurde 2009 vom ZSW und seinem SpinOff Etogas (vormals SolarFuel) als ihr erster Prototyp betrieben und für dieses Projekt ertüchtigt. Abbildung 4: Übersicht Demonstrationsanlage, 1: Elektrolyse, Methanreaktor und Tankstelle, 2: Büro, 3: CO2-Abtrennung aus der Umgebungsluft, 4: Photovoltaikanlage. Die Anlage hat die folgenden Eckdaten und Kennwerte: - Standort: Gaswerkstrasse 1, Rapperswil-Jona - Input-Leistung elektrisch (ohne CO2-Gewinnung): 31 kW - Output Methan: 1 m3/h (bei Normbedingungen) - Betriebszeit für eine Erdgasfahrzeug-Tankfüllung: 20 h - Ressourcen für eine Erdgasfahrzeug -Tankfüllung: o 100 l Wasser o 40 kg CO2 o 620 kWh elektrische Energie - Wirkungsgrad = (Leistung im Brennwert des Gases)/(gesamte elektrische Leistung) = 35 % - Energieflussdiagramm aus der ersten Veröffentlichung in Abbildung 6 Seite 16 - Partner: Erdgas Obersee AG, Erdgas Regio AG, Forschungs-, Entwicklungs- und Förderungsfonds der Schweizerischen Gasindustrie (FOGA), Elektrizitätswerk JonaRapperswil (EWJR), Audi AG, Climeworks AG Seite 9 von 23 2.3 Historie des Projektes Zu Beginn der Aktivitäten im Bereich „Power-to-Gas“ am IET stand die Überlegung, wie ein Demonstrationsprojekt am Standort Rapperswil-Jona realisiert werden könnte. Dank der unkomplizierten Unterstützung von Erdgas Obersee AG und Erdgas Regio AG, konnte mit der schnellen Umsetzung konkreter Ideen gestartet werden. Das Projekt wurde im Verlauf von 2014 weiter ausformuliert und hat seine definitive Form im Januar 2015 mit dem Vertragsabschluss mit Audi AG und Climeworks AG erhalten. Ein Vergleich mit dem Zeitplan aus dem Vertrag mit dem FOGA in Tabelle 2 zeigt, dass die zu Beginn der Vertragsverhandlungen festgelegten Meilensteine weitgehend eingehalten werden konnten. März 2014 Erste Projektskizze „Demonstrationsanlage Power-to-Gas“ wird von Boris Meier vom Institut für Energietechnik verfasst. Als erster Standort wurde die Kompostierungsanlage des Entsorgungsparks Engelhölzli gewählt. Die höhere CO2-Konzentration im Biogas aus Kompogas-Anlagen ist zur CO2Gewinnung besser geeignet als diejenige der Umgebungsluft. Sommer 2014 Ertüchtigung der Anlage durch Etogas gemäss Auftrag des IET. Die Finanzierung in dieser frühen Phase wurde durch Erdgas Obersee AG und Erdgas Regio AG sichergestellt. Die Arbeitszeit der HSR wurden durch den SCCER Heat and Electricity Storage und die HSR finanziert. Oktober 2014 Transport der Power-to-Gas-Anlage der Firma Etogas von Stuttgart nach Rapperswil. Dezember 2014 Inbetriebnahme der Power-to-Gas-Anlage an Standort Gaswerkstrasse 1 in Jona. Vor Weihnachten wird das erste Mal Wasserstoff produziert. Januar 2015 Vertragsabschluss mit Audi und Climeworks AG, erste Methanisierung in der Anlage. bis April 2015 Ausbildung von fünf Mitarbeitenden des IET durch Etogas, sodass sie die Methanisierungsanlage ohne den Lieferanten Etogas betreiben können. Mai und Juni 2015: Lieferung des CO2-Kollektors von Climeworks, Bau einer Anlage, welche das CO2 aus dem Kollektor speichert und in die Anlage von Climeworks fördert. Juni 2015 Ablieferung eines Berichts Version 1 zum Bewilligungs- und Zulassungsverfahren der Pilot- und Demonstrationsanlage zuhanden des SVGW. August 2015 Erstmals wird effektiv CO2 aus der Atmosphäre für die Methanisierung verwendet, sodass der CO2-Kreislauf geschlossen ist. Nach August 2015: Es werden weitere Messungen gemacht und Auswertungen, um die Expertise zu vertiefen und auszuweiten sowie weitere quantitative Resultate zu erhalten und zu publizieren. Seite 10 von 23 Nr. 1 2 Datum 1. November 13. Februar 2015 3 17. März 2015 4 April 2015 Mai 2015 30. April 2015 6 16. Juni 2015 Sommer, Herbst 2015 31. Dezember 2015 Tabelle 2: Meilenstein Offizielle Inbetriebnahme und Vorstellung der Öffentlichkeit Schulungen der eigenen Mitarbeitenden, einzelne Führungen Abschluss der Bewilligungsverfahren. Erfolgreiche Abnahme durch Technisches Inspektorat des Schweizerischen Gasfachs TISG IET Mitarbeitende können Anlage selbständig betreiben. Anschluss des CO2-Kollektors von Climeworks und Betrieb 5 7 Aktion Projektstart Abgabe des Erfahrungsberichts zu den Bewilligungsverfahren. Erste SVGW Schulung auf der Anlage Weitere Führungen und Schulungen, Messungen mit dem CO2-Kollektor von Climeworks Einreichen des Schlussberichts Zeitplan und Meilensteine aus dem Vertrag mit dem FOGA. 2.4 Finanzierung Nach einer anfänglichen Finanzierung durch den Bund über das SCCER Heat and Electricity Storage, hat der FOGA zunächst die Förderung der wissenschaftlichen Begleitung des Projektes von Regio Energie Solothurn im Hybridwerk Aarmatt zugesagt (FOGA Nr. 0260). Dank den unkomplizierten Zusagen von Erdgas Obersee AG und Erdgas Regio AG konnte die Idee, in Rapperswil die Power-to-Methane Anlage von Etogas aufzustellen und mit der Technologie von Climeworks und einem erdgasbetriebenen Fahrzeug von Audi zu kombinieren, rasch umgesetzt werden. Dank der Zusage des FOGA zur Förderung der Pilotund Demonstrationsanlage (FOGA Nr. 0274), konnten die in diesem Bericht dargestellten Resultate erzielt werden. Eine Untersuchung der Einspeisung von Methan wäre interessant, zumal der Standort der Anlage neben einer Druckreduzierstation liegt. Im Moment sind Apparate und Arbeitsaufwendungen für die Einspeisung nicht finanziert. Das IET will auch diesen Aspekt untersuchen und ist diesbezüglich mit seinen Partnern im Gespräch. Aufgrund der Erkenntnisse im Nationalfondprojekt „Renewable Methane for Transport and Mobility“ sind je ein Gesuch beim Bundesamt für Energie und beim FOGA hängig für die experimentelle Untersuchung von konzentrierten CO2-Quellen. Ebenfalls hängig ist ein Projektantrag für ein europäisches Grossprojekt, im Rahmen dessen unter anderem die Erfahrungen mit der Pilot- und Demonstrationsanlage an der HSR dazu genutzt werden sollen, eine grössere Methanisierungsanlage als Ergänzung der (verdoppelten) elektrolysebasierten Wasserstoffproduktion im Hybridwerk Aarmatt in Solothurn zu realisieren, zu betreiben und zu optimieren. Seite 11 von 23 3 Öffentliche Kommunikation 3.1 Führungen Insgesamt haben während Führungen ca. 550 Personen die Pilot- und Demonstrationsanlage besichtigt. 13.02.2015 Erste Führungen anlässlich der Expertengespräche Power-to-Gas. Die Anlage wird Teilnehmende und dem Steering Committee gezeigt. 06.03.2015 Studierende des Studiengangs Erneuerbare Energien und Umwelttechnik 13.03.2015 Studierende des Studiengangs Erneuerbare Energien und Umwelttechnik 27.05.2015 Mitarbeiter der Firma BZA AG 27.05.2015 Mitarbeiter der Firma IBB Energie AG, Energieversorger der Region Brugg, Windisch 28.05.2015 Alle Mitarbeiter von Erdgas Obersee 28.05.2015 Energieforum Linth mit Nationalrat Jakob Büchler und Kantonsrätin Barbara Keller-Inhelder 05.06.2015 Stiftschule Einsiedeln 18.06.2015 Kiwanis Club Rapperswil-Jona 18.06.2015 Technische Mitarbeiter der Tochterunternehmen von Erdgas Obersee 25.06.2015 Besichtigung im Rahmen der Schulung, die in Kapitel 4.5 Seite 18 beschrieben ist. 27.06.2015 Öffentliche Veranstaltung für die Bevölkerung von Rapperswil Jona: Powerto-Gas Open Day. Der Stadtpräsident von Rapperswil-Jona, Erich Zoller, der Verwaltungsratspräsident von Erdgas Obersee, Hansruedi Müller, der Prorektor der HSR, Prof. Alex Simeon und der Leiter IET, Prof. Dr. Markus Friedl, haben Ansprachen gehalten. Es kamen ca. 150 Besucher. 03.07.2015 Theoretische Einführung und Demonstration der Anlage an Verantwortliche der Stadt Wetzikon. 11.08.2015 Studierende der Zürcher Hochschule der Angewandten Wissenschaften 09.09.2015 Führung der Glarner Handelskammer 10.09.2015 Führungen anlässlich der dritten Expertengespräche Power-to-Gas für ca. 50 Personen. 11.09.2015 Studierende der Stiftschule Einsiedeln 30.10.2015 Gemeinde Richterswil Seite 12 von 23 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. Zurzeit finden sich dort die folgenden Informationen: Power-to-Gas Landkarte mit CO2-Quellen und der Erdgasinfrastruktur und ausgewählten elektrischen Anlagen (Abbildung 5). Informationen zu ausgewählten Kapiteln von Power-to-Gas zusammengefasst auf wenigen Seiten, z.B. kann sich ein Gemisch aus CH4 und H2 spontan entmischen? Wirtschaftlichkeitsrechner: Mit einem interaktiven Tool kann man berechnen, wie viel Mobilität mit Methan aus einer Power-to-Gas Anlage kostet. Abbildung 5: Power-to-Gas Landkarte abrufbar unter www.iet.hsr.ch/power-to-gas, auf der 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 gesendet (http://www.erdgasobersee.ch/produkte/power-to-gas/). Seite 13 von 23 3.4 Medienspiegel Insgesamt wissen wir von weiteren 39 Beiträgen, die in der gedruckten Presse, in OnlineArtikeln oder in Fernsehbeiträgen zum Projekt an der HSR erschienen sind. Sie sind im Folgenden aufgelistet. 15.08.2015 Online: „HSR: Solarstrom zu Treibstoff!“, ee-news.ch / EE-News (Link) 07.07.2015 Print: „Die HSR stellt ein innovatives Projekt vor“, Südostschweiz / Ausgabe Glarus (Link) 30.06.2015 Print: „Die HSR stellt ein innovatives Projekt vor“, Südostschweiz / Ausgabe Gaster & See (Link) 19.06.2015 Online: „Mit Strom aufs Gas“, nzz.ch / Neue Zürcher Zeitung Online (Link) 18.06.2015 Print: „Power-to-Gas: Sonne, Luft und Wasser = «Grüne Energie»“, Obersee Nachrichten (Link) 02.06.2015 Print: „Gas geben für die Wende“, Kommunal Magazin (Link) 13.05.2015 Print: „Power-to-Gas - Energie der Zukunft?“, Smart Media in der Bilanz / Themenbeilage (Link) 02.04.2015 Print: „Gas geben für die Wende“, Baublatt (Link) 01.04.2015 Print: „Power-to-Gas: Sonne, Luft und Wasser im Tank“, Kundenmagazin Erdgas Obersee Nr. 9 (Link) 15.03.2015 Print: „HSR eröffnet schweizweit erste «Power to-Methane»-Anlage zur Produktion von vollständig erneuerbarem Treibstoff“, Umwelttechnik Schweiz (Link) 04.03.2015 Print: „Erste Produktion von vollständig erneuerbarem Treibstoff in der Schweiz“, Aqua & Gas (Link) 26.02.2015 Print: „Demo-Anlage“, Umwelt Perspektiven (Link) 20.02.2015 Print: „Dank der HSR fahren Autos mit Luft und Wasser im Tank“, Südostschweiz / Ausgabe Glarus (Link) 20.02.2015 Print: „Wie Luft, Sonne und Wasser an der HSR zu Treibstoff werden“, Zürichsee-Zeitung / Bezirk Meilen (Link) 20.02.2015 Print: „HSR stellt Pilotanlage vor“, Zürichsee-Zeitung / Bezirk Meilen (Link) 19.02.2015 Print: „HSR produziert Treibstoff aus Sonne, Wasser und CO2- Emissionen“, Umwelttechnik Schweiz (Link) 18.02.2015 Online: „Erste Power-to-Gas-Anlage der Schweiz“, bulletin-online.ch/de / Bulletin-Online DE (Link) 16.02.2015 Print: „Heute noch Ideen, morgen schon Lösungen“, Smart Media im TagesAnzeiger / Themenbeilage (Link) 16.02.2015 TV: „Erste Power-to-Gas-Anlage in der Schweiz“, SRF 1 / Nano* (Play, Link) Seite 14 von 23 15.02.2015 Print: „Dank HSR: Autos fahren mit Luft und Wasser im Tank“, Schweiz am Sonntag / Ausgabe Gaster & See (Link) 14.02.2015 Print: „Treibstoff aus Sonne, Luft und Wasser“, Neue Zürcher Zeitung (Link) 13.02.2015 Online: „Tanken mit Luft, Sonne und Wasser statt mit Benzin“, 20min.ch / 20 minuten Online (Link) 13.02.2015 Online: „Treibstoff aus Sonne, Luft und Wasser, nzz.ch / Neue Zürcher Zeitung Online (Link) 13.02.2015 Online: „HSR stellt erste Methangas-Anlage vor“, regio.ch / Regio.ch (Link) 13.02.2015 Online: „Sonnenenergie als Gas speichern“, srf.ch / SRF Schweizer Radio und Fernsehen Online (Link) 13.02.2015 Online: "Riesige Batterie für das ganze Land", zsz.ch / Zürichsee-Zeitung Online (Link) 12.02.2015 TV: „Innovation“, tvo / Das Ostschweizer Fernsehen / 60 Minuten (Play, Link) 09.02.2015 Print: „Erdgas aus Sonne, Luft und Wasser“, Höfner Volksblatt (Link) 13.01.2015 Online: „HSR produziert Treibstoff aus Sonne und Wasser“, youtility.ch / Youtility (Link) 19.12.2014 Print: „HSR produziert Treibstoff für Erdgasfahrzeuge“, Toggenburger Nachrichten (Link) 19.12.2014 Print: „Hochschule produziert Treibstoff aus Sonne, Wasser und CO2“, Zürichsee-Zeitung / Bezirk Horgen (Link) 18.12.2014 Print: „HSR produziert Treibstoff für Erdgasfahrzeuge“, Alttoggenburger / Toggenburger Volksblatt (Link) 18.12.2014 Print: „Hochschule produziert Treibstoff aus Sonne, Wasser und CO2“, Zürichsee-Zeitung / Bezirk Meilen (Link) 17.12.2014 Print: „HSR produziert Treibstoff für Erdgasfahrzeuge“, St. Galler Tagblatt / Ausgabe St. Gallen+Gossau (Link) 16.12.2014 Online: „HSR produziert Treibstoff aus Sonne und Wasser“, cleantech.ch / Cleantech.ch (Link) 16.12.2014 Print: „HSR produziert grünen Treibstoff“, Die Südostschweiz / Ausgabe Gaster und See (Link) 16.12.2014 Print: „HSR produziert Treibstoff aus Sonne, Wasser und CO2-Emissionen“, Zürichsee-Zeitung / Obersee (Link) 01.09.2014 Print: „Gas geben bei Power-to-Gas“, Aqua & Gas (Link) 30.05.2014 Print: „Audi stellt mit Windstrom Gas her“, Tages-Anzeiger (Link) Seite 15 von 23 4 Fachdiskussionen 4.1 Veröffentlichungen Bis jetzt gibt es nicht viele Veröffentlichungen über das detaillierte Betriebsverhalten und die Leistungsfähigkeit von Power-to-Gas Anlagen in der Praxis. Obwohl die Schweiz über Swissgrid am Projekt in Falkenhagen beteiligt ist, wurden nach derzeitigem Kenntnisstand des Autors bislang keine quantitativen Zahlen bekannt gegeben. Auch über die Anlage in Werlte ist ausser einem bereits vor der Inbetriebnahme publizierten Wirkungsgrad nicht viel bekannt. Das IET wird in der Oktoberausgabe von Aqua und Gas quantitative Resultate zur Pilot- und Demonstrationsanlage publizieren. Das instationäre Verhalten und die Resultate der CO2-Abscheidung aus der Atmosphäre mit der Technologie von Climeworks werden im weiteren Projektverlauf untersucht und zu gegebener Zeit kommuniziert. Oktober 2014 Artikel „Power-to-Gas“ in der Anwendung, Aqua und Gas, Oktober 2014 Oktober 2015 Artikel „Power-to-Gas zur Erzeugung erneuerbarer Treibstoffe, erste Betriebserfahrungen mit der Pilot- und Demonstrationsanlage Power-toMethane HSR“, Aqua und Gas, Oktober 2015 Abbildung 6: 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. 4.2 Steering Committee 13.02.2015 Erstes Treffen des Steering Committee, das aus Vertretern der Industrie, der Politik und der Wissenschaft zusammengesetzt ist. Mitglieder siehe Tabelle 3. Hinzu kamen einige Gäste (Herr Sager – Direktor SVGW, Herr Seifert – Audi AG, Frau Müller-Hellwig – Audi AG). 20.08.2015 Zweites Treffen des Steering Committee. Seite 16 von 23 Politik Industrie Wissenschaft Tabelle 3: Martin Landolt, Nationalrat, BDP Thomas Böhni, Nationalrat, GLP Barbara Keller-Inhelder, Kantonsrätin, SVP Ernst Uhler, CEO, Erdgas Obersee AG, Erdgas Regio Peter Graf, Leiter Marketing, St.Galler Stadtwerke Martin Seifert, Ressortleiter, SVGW Daniela Decurtins, Direktorin, VSG Roland Heigl, Teamleiter Erneuerbare Energien, Audi Jan Wurzbacher, Gründer und Direktor, Climeworks Adrian Inauen, SN Energie AG, seit Mai 2015 Christian Bach, Abteilung Verbrennungsmotoren, EMPA Markus Friedl, Institutsleiter, IET, HSR Elimar Frank, Responsible Power-to-Gas, IET, HSR Liste der Mitglieder des Steering Commitee 4.3 Expertengespräche Als Schweizer Forum für die Umsetzung von Power-to-Gas konnten sich die „Expertengespräche Power-to-Gas“ etablieren. Die Veranstaltung ist nicht öffentlich, sondern richtet sich an Personen, die beruflich mit Energie zu tun haben. 13.05.2014 Erste Expertengespräche Power-to-Gas, Sponsoren: Regio Solothurn, Sanktgaller Stadtwerke sgsw und Swissgas. (Link) Energie 13.02.2015 Zweite Expertengespräche Power-to-Gas mit gleichzeitiger Eröffnung und Vorstellung der Power-to-Gas Anlage, Sponsoren: Erdgas Obersee, Erdgas Regio. (Link) 10.09.2015 Dritte Expertengespräche Power-to-Gas mit 100 Teilnehmenden. Sponsoren: Regio Energie Solothurn, Audi, Swissgas. Wegen zu wenigen Anmeldungen aus der französischsprachigen Schweiz wurde die Veranstaltung nicht synchron auf Französisch übersetzt. 4.4 Erfahrungsgruppe Die Erfahrungsgruppe dient dem Austausch von Erfahrungen zum Thema Power-to-Gas unter aktuellen und zukünftigen Betreibern von Power-to-Gas Anlagen. Mitglieder sind: Postauto Schweiz AG, Sankt Galler Stadtwerke sgsw, Regio Energie Solothurn, die EMPA und der SVGW vertreten durch Martin Seifert. Die Protokolle sind vertraulich und werden deshalb in diesem Bericht nicht aufgeführt. 04.07.2014 Erstes Treffen der Erfahrungsgruppe in Rapperswil 22.09.2015 Zweites Treffen der Erfahrungsgruppe in Brugg bei der Wasserstofftankstelle von Postauto Schweiz AG 25.03.2015 Drittes Treffen der Erfahrungsgruppe in Rapperswil 10.09.2015 Viertes Treffen der Erfahrungsgruppe in Rapperswil 27.11.2015 Vorgesehener Termin für das fünfte Treffen der Erfahrungsgruppe Seite 17 von 23 4.5 Schulung der Energiewirtschaft 25.06.2015 Erste Schulung der Gasindustrie zum Thema Power-to-Gas: Unter der Leitung von Martin Seifert (Schweizerischer Verein des Gas- und Wasserfaches, SVGW) und Vito Crameri (IET Institut für Energietechnik, HSR Hochschule für Technik Rapperswil) haben 15 Teilnehmende aus der Energiebranche an diesem Workshop eine theoretische Einführung in die Thematik erhalten und konnten die Pilot- und Demonstrationsanlage der Abbildung 7: Flyer des Workshops. Seite 18 von 23 HSR im Betrieb besichtigen. Nach der Besichtigung wurden Details der Technologie diskutiert und Aspekte, die bei der Realisierung eines Power-toGas Projektes zu beachten sind. An einem Apéro konnten sich die Teilnehmenden mit Experten des IET austauschen. Aufgrund des Erfolgs dieses Workshops werden der SVGW und das IET weitere Schulungen durchführen. Abbildung 8: Eindrücke aus dem Workshop für die Energiebranche vom 25. Juni 2015: Oben: Vito Crameri (IET) in einer theoretischen Vorlesung, Unten: Dr. Elimar Frank (IET) bei der Führung durch die Pilot- und Demonstrationsanlage. Seite 19 von 23 4.6 Beiträge zu Akzeptanz und Umsetzung 05.11.2014 „Forum Energieforschung“, Abendveranstaltung zum Thema „Trends in der dezentralen Energieversorgung“ mit dem Thema Power-to-Gas (Link) 13.03.2015 Teilnahme an einer Diskussion zum Berichtsentwurf eine Life Cycle Analysis über Power-to-Gas unter der Leitung von Martin Seifert beim Bundesamt für Umwelt. April 2015 Gespräche mit Groupe E über ein grosses Power-to-Gas Projekt. 18.06.2015 Teilnahme an einer Aktion auf dem Bundesplatz mit Nationalrat Thomas Böhni, dem Verein Clean Fuel Now, Sunfire, der EMPA und dem IET (siehe Abbildung 9) Abbildung 9: Bild vom 18. Juni 2015 auf dem Bundesplatz. Von links nach rechts: Prof. Dr. Markus Friedl (IET), Thomas Böhni (Nationalrat), Johann Schneider-Ammann (Bundesrat). 01.07.2015 Workshop mit dem Geschäftsführer Herbert Bolliger und dem Experten Stefan Meyer des Energieversorgers von Schaffhausen (SH Power), Martin Seifer und Elisabetta Carrea vom SVGW, Stephan Rieke von Etogas und Markus Friedl vom IET zu einer Machbarkeitsstudie von Power-to-Gas in Schaffhausen. 04.08.2015 Workshop mit dem Geschäftsführer und dem technischen Leiter der KVA Linth, Stephan Rieke von Etogas, Martin Seifert vom SVGW und dem IET zu einem möglichen Business Case für Power-to-Gas bei einer KVA. 13.08.2015 Besuch von und Diskussion mit Prof. Dr. Martin Patel, Universität Genf, seinen Mitarbeitern und Christopher Mutel, Paul Scherrer Institut. Es wurde diskutiert, wie eine Power-to-Methane Anlage, die CO2 aus einer KVA entnimmt in einer Life Cycle Assessment (LCA) behandelt wird sowie die Unterschiede von „Attributional LCA“ und „Consequential LCA“ August bis Oktober 2015: Das IET beteiligt sich an der Erarbeitung einer neuen Norm G13. Die Erfahrungen aus der Pilot- und Demonstrationsanlage werden dort einfliessen. 30.10.2015 Workshop mit der Schweizerischen Akademie der Technischen Wissenschaften (SATW) mit 10 Teilnehmenden. Seite 20 von 23 4.7 Vorträge 22.10.2014 Referat von Markus Friedl „Power-to-Gas: Chancen und Risiken“ an den Smart Energy Days des Verbands der Schweizerischen Elektrizitätsindustrie in Baden. 26.03.2015 Vortrag von Markus Friedl zu „Power-to-Gas“ an der Generalversammlung von Erdgas Linth in Glarus. 04.06.2015 Vortrag und Teilnahme von Markus Friedl an der Expo Energietechnik 2015 in Bilten am Podiumsgespräch „Die neue Mobilität – Kosten sparen und Umwelt schützen beim Autofahren“ unter Teilnahme von Tesla und Amag und Moderation von Frau Barbara Keller-Inhelder, Kantonsrätin SG. 17.09.2015 Vortrag „Conversion d’électricité en gaz pour une mobilité durable“ an der Gas- und Wasserfachtagung des SVGW in Genf. 30.09.2015 Vortrag „“ an der 4th Conference on Carbon Dioxide as Feedstock for Fuels, Chemistry and Polymers in Essen. 4.8 Studienarbeiten In Studienarbeiten werden separate Aspekte von Power-to-Gas betrachtet, die nicht im direkten Fokus des Projektes sind. Sie finden immer mit einem Industriepartner statt. Bis jetzt wurden die folgenden Arbeiten durchgeführt: Burkard, M. und Kost, F. „Power-to-Gas Prozessanalyse der Methanisierung“, Bachelorarbeit Frühlingssemester 2013, Studiengang Erneuerbare Energie- und Umwelttechnik, betreut durch Prof. Dr. Markus Friedl, 14. Juni 2013 Peterer, R. „Power to Gas I, Betriebsverhalten grosstechnischer Elektrolyseanlagen“, Bachelorarbeit Frühlingssemester 2013, Studiengang Erneuerbare Energie- und Umwelttechnik, betreut durch Prof. Dr. Heiner Prechtl, 14. Juni 2013 Bruggmann, Ph. „Synergien zwischen Power-to-Gas, Holzvergasungs- und Biogasanlagen“, Bachelorarbeit Frühlingssemester 2014, Studiengang Erneuerbare Energien und Umwelttechnik, betreut durch Boris Meier und Prof. Dr. Markus Friedl, 11. Juni 2014 Crameri, V. „Untersuchungen des Zusammenwirkens der Abwasserreinigungsanlage Oberengadin als CO2-Quelle mit dem Power-to-Gas-Prozess“, Masterarbeit Herbstsemester 2013, Master of Science in Engineering, betreut durch Prof. Dr. Markus Friedl, 22. Januar 2015 Seiler, M. „Machbarkeitsstudie Power-to-Gas Integration in der KVA Linth“, Bachelorarbeit Frühlingssemester 2015, Studiengang Erneuerbare Energien und Umwelttechnik, betreut durch Boris Meier und Prof. Dr. Markus Friedl, 2. Juni 2015 Bruggmann, Ph. „Machbarkeitsstudie Dezentrale Power-to-Gas Anlagen“, Bachelorarbeit Frühlingssemester 2015, Master of Science in Engineering, betreut durch Boris Meier und Prof. Dr. Markus Friedl, 24. Juni 2015 Seite 21 von 23 5 Weitere Projekte Um Power-to-Gas weiter stärken zu können, ist es wichtig, dass das IET auch nach Ablauf der vorliegenden Projekte als Praxispartner im Bereich Power-to-Gas auftreten kann. Bereits konnten weitere Projekte im Bereich Power-to-Gas akquiriert werden und es wurden Anträge für Projekte eingereicht: - Wissenschaftliche Begleitung des Power-to-Hydrogen Projektes von Regio Energie Solothurn im Hybridwerk Aarmatt (FOGA Nr. 0260). Sobald das IET erste Messresultate aus Solothurn erhalten wird, kann die Analyse beginnen. - Nationalfondprojekt „Renewable Methane for Transport and Mobility“, Projektbudget 1.1 Mio CHF, davon 518’000 CHF vom Nationalfond über das nationale Forschungsprogramm NFP70, Projektstart: 1. Oktober 2015, Projektdauer 3 Jahre, Unter der Leitung des IET arbeiten die folgenden Gruppen: Prof. Dr. Klaus Frauendorfer (Universität St.Gallen, HSG), Prof. Dr. Andreas Züttel (EPFL), Christian Bach (EMPA), Prof. Dr. Urs Baier (ZHAW Wädenswil) und St.Galler Stadtwerke (sgsw). Im Rahmen dieses Projektes hat das IET Institut für Energietechnik das Berechnungsmodell der Schweizer Elektrizitätsversorgung von Prof. Dr. Gunzinger, ETH und Firma Super Computing Systems Abbildung 10: Prognose Stromverbrauch Schweiz 2050 berechnet mit dem Modell von Prof. Dr. Gunzinger: 53 TWh: Angenommene installierte PV-leistung: 11.1 GW, Überschussstrom: 3’000 GWh - Antrag EU-Projekt „Store and Go“ eingereicht am 6. Mai 2015, das IET hat bei der Antragstellung die Schweizer Aktivitäten koordiniert und wird – falls der Antrag angenommen wird – die Schweizer Aktivitäten innerhalb des Projektes koordinieren. - Antrag Projekt konzentrierte CO2-Quellen eingereicht beim Bundesamt für Energie und beim Foga. - Im Moment laufen erste Diskussionen über eine Nachfolgeanlage, die nach Februar 2017 an der HSR stehen soll. Seite 22 von 23 6 Vorläufige Beurteilung von Power-to-Gas Aufgrund der bis jetzt gemachten Erfahrungen, wird hier versucht, eine aktuelle und vorläufige Beurteilung der Situation im Bereich Power-to-Gas vorzunehmen. Dass Power-toGas funktioniert – sowohl Power-to-Hydrogen als auch Power-to-Methane, beweisen die zahlreichen Anlagen, unter anderem diejenige in Rapperswil. Die nächste Hürde, welche Power-to-Gas nehmen muss, ist die Wirtschaftlichkeit. Diese wird bestimmt durch - Politische Randbedingungen: • Netznutzungsgebühr, von der heute Pumpspeicherwerken befreit sind, jedoch von Power-to-Gas Anlagen zu entrichten sind. • Strommarkliberalisierung, sodass der Strom („Power“) auf dem freien Markt eingekauft werden kann. • CO2-Abgabe, eine Erhöhung der Abgabe trägt zur Wirtschaftlichkeit von Power-to-Gas bei, sofern das produzierte klimaneutrale Methan davon ausgenommen ist. • Erneuerbares Methan ist heute zeitlich begrenzt von der Mineralölsteuer befreit. Das hilft der Wirtschaftlichkeit von Power-to-Gas Anlagen. - technischen Fortschritt: • Reduktion der Investitionen durch reduzierte Herstellkosten, die sehr stark durch die Kosten der Balance of Plant gegeben sind. • Automatisierung reduziert die Betriebskosten. • Zuverlässige Balance of Plant reduziert die Betriebskosten. • Mittelfristig ist mit neuen Verfahren eine Steigerung der Effizienz möglich, vor allem beim Elektrolyseur (z.B. mit Nutzung der nachgelagerten Abwärme für die Aufwärmung/Verdampfung des zugeführten Wassers). • „Lernkurve“ durch Massenproduktion Noch in diesem Jahr werden erste Life Cycle Assessment-Studien zu Power-to-Gas publiziert werden. Vorläufige Resultate zeigen, dass die Elektrizität erneuerbar sein muss und nur mit geringen CO2 Emissionen belastet sein darf, um Power-to-Gas für die Umwelt lohnend zu machen. Die Fachleute werden über sinnvolle Systemabgrenzungen sowie über die Aussagekraft der beiden Ansätze „Attributional LCA“ und „Consequential LCA“ diskutieren. Die Überlegungen des IET zeigen, dass nicht nur biogenes CO2 verwendet werden soll, sondern auch „unvermeidbares“ CO2 aus konzentrierten Quellen verwendet werden kann. Das CO2 aus der Luft zu nehmen, macht eine Power-to-Gas Anlage unabhängig von der geografischen Lage und dem Betrieb einer CO2 Quelle. Zusätzlich reduziert die Entnahme des CO2 aus der Atmosphäre die CO2-Konzentration und es erübrigen sich Diskussionen, ob das produzierte Methan aufgrund des verwendeten CO2 erneuerbar ist. Es gibt verschiedene Überlegungen zu ersten Grossanlagen in der Schweiz. Diese werden vermutlich direkt neben stromerzeugenden Anlagen realisiert werden, um unter den heutigen Bedingungen die Netznutzungsgebühr zu sparen. Zusätzlich werden lange Betriebszeiten angestrebt, um die Investitionskosten auf möglichst viele Betriebsstunden zu verteilen. Aktuellstes Beispiel ist das Projekt von Axpo, bei dem eine Power-to-Hydrogen Anlage mit 2 MW elektrischer Leistung direkt neben dem Laufwasserkraftwerk Eglisau-Glattfeld errichtet wird 1. Zusammen mit unterschiedlichen Partnern, wird das IET seinen Anstrengungen fortsetzen, die Umsetzung von Power-to-Gas in der Realität zu begleiten, zu unterstützen und mit allen Akteuren zu diskutieren. 1 http://www.axpo.com/axpo/ch/de/about-us/newsroom/media-releaes/2015/axpo-plant-anlage-beim-kraftwerkeglisau-glattfelden.html Seite 23 von 23
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