Rund 1500 Kilometer liegen Rapperswil und Uppsala in Schweden auseinander. Trotzdem gab es in den vergangenen vier Jahren einen direkten Draht zwischen den beiden Städten – zumindest aus wissenschaftlicher Sicht: Zusammen mit einem schwedischen Forschungsteam hat das IET Institut für Energietechnik der OST – Ostschweizer Fachhochschule in Rapperswil die technischen und wirtschaftlichen Aspekte einer Power-to-X-Anlage für die Stadt Uppsala untersucht. Das Projekt wurde von der Schwedischen Energieagentur und dem Bundesamt für Energie im Rahmen des länderübergreifenden Forschungsprogramms «ERA-Net Smart Energy Systems» unterstützt. Vor kurzem wurde es erfolgreich abgeschlossen.

Der Ursprung des Projekts liegt in der Busflotte von Uppsala. Die Stadt setzt auf einen öffentlichen Verkehr ohne Kohlenstoffemissionen. Die 400 Stadt- und Regionalbusse fahren überwiegend mit Biodiesel aus Pflanzenöl oder mit Biomethan. Die Betreiber sind bestrebt, den importierten Biodiesel durch lokal produziertes Biogas zu ersetzen. «Die Stadt denkt fortschrittlich im Bereich Klimaschutz und zählt im Einsatz von Biogas-Bussen sicher zu den Vorreitern in Europa», sagt Boris Kunz, der im IET am Projekt gearbeitet hat.

Daten, um Power-to-X-Anlagen auf industriellen Massstab zu skalieren

Um zusätzliches Biomethan zu gewinnen, könnte Uppsala die bestehende Biogas-Anlage ausbauen. Ob sich ein solcher Ausbau lohnt, war Gegenstand der Forschung. Um die technische Auslegung und die Wirtschaftlichkeit zu berechnen, hat das IET ein Simulationstool für Power-to-X-Anlagen entwickelt. Als Basis für die Weiterentwicklung diente eine Software, die das IET in Zusammenarbeit mit der Schweizer Firma AlphaSYNT entwickelt hat. AlphaSYNT wurde von einem ehemaligen OST-Studenten und Mitarbeiter des IET gegründet. Die Software simuliert typischerweise ein Betriebsjahr einer Power-to-X-Anlage in Stundenauflösung. Dabei werden alle Massenströme nachgebildet. Bisher ist das Tool anwendbar auf Anlagen zur Erzeugung von Wasserstoff, Methan und Methanol.

Da Power-to-X-Anlagen zurzeit auf industriellen Massstab hochskaliert werden und noch wenig Erfahrung besteht, leisten Simulationen wichtige Unterstützung. «Die schwedische Biogasanlage ist deutlich grösser als die Anlagen in der Schweiz. Die technische und wirtschaftliche Erforschung einer Power-to-X-Anlage ist vor diesem Hintergrund besonders interessant, weil durch Skaleneffekte tiefere Gestehungskosten für das Biomethan zu erwarten sind», sagt Matthias Frommelt, wissenschaftlicher Mitarbeiter am IET.

Auch in der Schweiz wurde das Simulationstool des IET bereits eingesetzt: Im Auftrag der Elektrizitätswerke Jona-Rapperswil AG und der Energie Zürichsee-Linth AG wurde eine Potenzialstudie für den Ausbau einer Biogasanlage im Raum Rapperswil-Jona erstellt.

Abhängig vom Strompreis

Ob in Uppsala eine Power-to-X-Anlage gebaut wird, war bei Abschluss des Forschungsprojekts noch nicht abschliessend geklärt. Boris Kunz sagt: «Ob das durch Methanisierung zusätzlich gewonnene Biomethan wettbewerbsfähig ist mit herkömmlichem Biomethan, hängt laut unseren Berechnungen hauptsächlich vom Preis für den Strom ab, der für die Herstellung von Wasserstoff eingesetzt wird.»

Das Biomethan wäre willkommen in Uppsala, aber die höheren Kosten und das in der EU diskutierte Verbot für Verbrennungsmotoren, zu denen auch Biogas-Antriebe zählen, stehen dieser Lösung entgegen. Als Alternativen sind Batterie- und Wasserstoffbusse im Gespräch.

Der vollständige Artikel vom Bundesamt für Energie zum Download