SI/502072

Publikationen / Ergebnisse

Ein aktuelles Forschungsprojekt weckt die Hoffnung, der Schweizer Untergrund könnte sich als Speicher für erneuerbares Gas nutzen lassen. Hierbei kommt ein Verfahren zum Einsatz, bei dem Mikroorganismen erneuerbaren Wasserstoff und Kohlendioxid in Methan – den Hauptbestandteil von Erdgas – verwandeln. Forschende der Universität Bern haben im Schweizer Mittelland poröse Gesteinsformationen ausfindig gemacht, die für die sogenannte Geo-Methanisierung in Frage kommen.

Schlussbericht

Der Ausbau der erneuerbaren Stromproduktion bewirkt, dass die Produktion und die Nachfrage mit Strom bezüglich Zeit, Menge und Leistung zunehmend divergiert. Dadurch ist der Bedarf nach unterschiedlichen Energiespeicherlösungen gegeben. Die saisonale Energiespeicherung in Form von erneuerbaren Gasen wird neben den Formen für kurz- und mittelfristige Speicherbedürfnisse eine wichtige Rolle spielen. Im Kontext von Power-to-Gas kombiniert das Projekt Underground Sun Conversion - Flexible Storage erneuerbare Methanproduktion mit großvolumiger Energiespeicherung. Die dabei verwendete Geo-Methanisierung wandelt in unterirdischen Lagerstätten H 2 und CO 2 in CH 4 um. Die Ermittlung der für eine Umsetzung wichtigen Betriebsparameter auf technischer, mikrobiologischer und systemischer Ebene, sowie die konzeptionelle Einbettung in das übergeordnete Energiesystem und Infrastruktur, als auch die Anforderungen an die Geologie waren dazu zu tätigen. Im Rahmen dieses Projektes wurden die Potenziale und Möglichkeiten der Geo-Methanisierung erarbeitet und erprobt. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf dem flexiblen Betrieb von Underground Sun Conversion, einschließlich konzeptioneller Überlegungen, der Suche nach geologisch und infrastrukturell optimalen Standorten sowie dem tatsächlichen Betrieb der Geo-Methanisierung im Feld und in begleitenden Versuchen im Labormaßstab. In den Feldversuchen konnte die sichere Speicherung und Umwandlung von H 2 und CO 2 in einem unterirdischen Reservoir demonstriert werden. Darüber hinaus wurde eine Steigerung der Konversionsraten in Methan durch die Verwendung bestimmter Betriebsmodi erreicht. Dies wird durch Ergebnisse aus Laborexperimenten gestützt. Hier konnten die ablaufenden Reaktionen, die beteiligten Mikroorganismen und die Randbedingungen der Geo-Methanisierung näher beschrieben werden. Variationen der Betriebsparameter führen zu unterschiedlichen Betriebskonzepten der Underground Sun Conversion. Die drei Vielversprechendsten wurden ausgeführt und im Detail betrachtet. Besonderes Augenmerk wurde dabei auf das flexible Zusammenspiel mit einem zukünftigen Energiesystem gelegt. Hinsichtlich der Einbettung der Underground Sun Conversion in dieses Umfeld zeigen verschiedene Szenarien das Potenzial sowohl für die Schweiz als auch für Österreich. Für die Schweiz wurden zahlreiche vielversprechende Standorte für die Realisierung einer Underground Sun Conversion-Anlage identifiziert, die an die notwendige Infrastruktur (erneuerbare Stromproduktion, Gasnetz, CO 2 -Quelle) angeschlossen sind. Ob diese Standorte alle geologischen Kriterien erfüllen, muss durch kommerzielle Erkundungen nachgewiesen werden. Zusätzlich wurden drei Anwendungsfälle für Underground Sun Conversion – Flexible Storage entwickelt, die als Produkt- und Sektorenkopplungsdienst dienen. Die erzielten Ergebnisse bilden die Grundlage für die Skalierung der Technologie. Mit der Kombination von Speicherung und Umwandlung im Kontext von Power-to-Gas kann Underground Sun Conversion – Flexible Storage einen wichtigen Beitrag zur saisonalen Energiespeicherung und damit zur Energiewende leisten.

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