Abtrennen von Wasserstoff aus Gasgemischen mit Membranen

(WK-intern) – Pilotprojekt in Prenzlau als Praxistest für künftige Gasinfrastruktur

Wasserstoff ist ein entscheidender Energieträger, der zukünftig die Strom- und Gasinfrastrukturen zu einem Energiesystem verbindet.

Er lässt sich mit Power-to-Gas-Technologien und erneuerbarem Strom erzeugen, dem Erdgasnetz anteilig beimischen, transportieren und bedarfsgerecht für Anwendungen in der Mobilität, Industrie und im Wärmemarkt bereitstellen. Für Anwendungen, die kein Gasgemisch vertragen, muss der Wasserstoff wieder entfernt werden. Das betrifft insbesondere gasqualitäts-sensitive Industriekunden. Hierzu starten heute – mit Unterzeichnen des Kooperationsvertrags – sechs Partner aus Gaswirtschaft und Forschung das Projekt „Membrantrennung Erdgas-Wasserstoff Prenzlau“. Gemeinsam untersuchen DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH (DBI), ONTRAS Gastransport GmbH (ONTRAS), der französische Fernleitungsnetzbetreiber GRTgaz S.A. (GRTgaz), Mitteldeutsche Netzgesellschaft Gas mbH (MITNETZ GAS), und der DVGW Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V. (DVGW) sowie als assoziierter Partner das erneuerbare Energien Unternehmen ENERTRAG, wie sich Wasserstoff mittels unterschiedlichen Membranen aus Erdgas-Wasserstoff-Gemischen abtrennen lässt. Dafür planen und errichten Ingenieure in den kommenden Wochen bei Prenzlau eine Pilotanlage. Die örtliche Power-to-Gas-Anlage der ENERTRAG liefert dazu mit Windstrom erzeugten, grünen Wasserstoff. Dieser wird über die vorhandene Einspeiseanlage mit bis zu 20 Volumenprozent dem Erdgas im ONTRAS-Netz beigemischt.

In der Pilotanlage testen die Partner, welche Membranen sich am besten für eine Wiedergewinnung des Wasserstoffs eignen, welche Mengen sich aus dem Gasstrom abtrennen lassen und welchen Reinheitsgrad dieser Wasserstoff erreicht. Die Antworten auf diese Fragen sind von entscheidender Bedeutung für die Konfiguration einer künftigen Wasserstoffwirtschaft: Können Wasserstoff und Erdgas dank Membrantechnik künftig als Gemisch transportiert werden und damit gleichermaßen für reine Wasserstoff- und Methananwendungen die benötigten Gasmengen bereitstellen? Oder müssen separate Wasserstoff- und Mischgasinfrastrukturen geplant werden? Die Anlage wird sich damit erstmals einem Praxis-Tauglichkeitstest unterziehen, der erhebliche Weichenstellungen für eine für die Zukunft angestrebte Gasinfrastrukturbedeuten kann.

„Als Fernleitungsnetzbetreiber interessiert uns, ob Membranen konventionelle Gasanwendungen vor Wasserstoff schützen und ob wir mit der Abtrennung reine Wasserstoffbedarfe auch über Erdgas-Wasserstoff-Gemische aus unserem Netz decken können“, sagt Ralph Bahke, ONTRAS-Geschäftsführer. „Die Gasmoleküle machen nicht an den Grenzen halt, weshalb eine grenzüberschreitende Zusammenarbeit der Schlüssel zum Erfolg ist.“ Daher betont Sandrine Meunier, RICE-Direktorin (GRTgaz-Forschungszentrum): „Ich freue mich sehr, dass RICE im Rahmen dieser Partnerschaft seine Beziehung zu ONTRAS ausbauen kann. Es ist wichtig, dass sich die Gasnetzbetreiber zusammenschließen, um die vielen Herausforderungen der Einspeisung von Wasserstoff in Gasinfrastrukturen zu bewältigen und so ihre gemeinsame Zukunft vorzubereiten.“

Der Leiter Technologie- und Innovationsmanagement der Dachorganisation DVGW, Frank Gröschl, hebt hervor: „Die vorhandene Gasinfrastruktur bietet ideale Voraussetzungen, um Wasserstoff aufzunehmen, zu speichern, zu transportieren und zu verteilen. Hierfür überarbeitet der DVGW die bestehenden Regelwerke. Weiterer Forschungsbedarf besteht insbesondere noch zu einigen Anwendungen beim Endkunden, die häufig eine bestimmte Gasbeschaffenheit benötigen. Membranen können hierfür die Lösung sein, indem sie das Wasserstoff-Erdgasgemisch wiederum in die beiden Bestandteile auftrennen und somit Wasserstoffkunden- und anwendungsspezifisch bereitstellen.“ Und der Vorstandsvorsitzende der ENERTRAG Jörg Müller beschreibt das Potential dieses Praxistests: „Bislang durften wir aufgrund der technischen Regularien aus unserem Hybridkraftwerk nur zwei Prozent Wasserstoff in das Gasnetz einspeisen. Die Membrantechnik gestattet mindestens die zehnfache Menge – das ist eine Revolution für die Speicherung erneuerbarer Energien.“.

ENERTRAG erbringt alle Dienstleistungen rund um erneuerbare Energien. Wir führen Strom, Wärme und Mobilität in allen Lebensbereichen effizient zusammen. Als Energieerzeuger mit einer Jahresproduktion von 1,45 Mio. MWh im Bestand, 672 errichteten Anlagen und einem Servicenetzwerk „PowerSystem“ mit überwachten 1.120 Windenergieanlagen wissen wir aus eigener Erfahrung, was für unsere Kunden wichtig ist. Mit über zwei Jahrzehnten Erfahrung in Europa vereinen unsere 630 Mitarbeiter alle Kompetenzen, die für erfolgreichen Betrieb und effiziente Instandhaltung, für eine bürgernahe Planung, zuverlässigen Bau von Energieanlagen und Netzen bis hin zu kompletten Verbundkraftwerken erforderlich sind. Wir sind immer eine Energie voraus – sei es bei Sektorkopplung, Beteiligungsmodellen oder bedarfsgerechter Nachtkennzeichnung.

PM: ENERTRAG AG, DVGW Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V., ONTRAS Gastransport GmbH

PB: Das Hybrid-Kraftwerk der ENERTRAG bei Prenzlau (großes Gebäude links) liefert aus Windstrom erzeugten Wasserstoff. / © ONTRAS Gastransport GmbH