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"Durch die Energiewende brauchen wir neue Speicherkapazitäten für Strom", fasst es Kevin Hoffstadt, Mitarbeiter des Instituts NOWUM-Energy (Nachhaltige Oekonomische Weiterentwicklung Umweltfreundlicher Systeme) der FH Aachen zusammen. Gemeinsam mit dem Solar-Institut Jülich der FH Aachen und der Firma "PlanET Biogastechnik GmbH" forscht das NOWUM-Institut jetzt an einer Lösung.

Das Problem: Durch die massive Nutzung Erneuerbarer Energien zur Stromerzeugung, wie mittels Photovoltaik- und Windkraft-Anlagen, kann es nicht nur zu Engpässen in der Stromerzeugung kommen – nämlich in dem Fall, dass die Sonne nicht scheint oder der Wind nicht weht –, sondern genauso auch zur Überlastung des Stromnetzes - nämlich, wenn z.B. nachts durch windiges Wetter große Mengen Windkraft in das Stromnetz eingespeist werden, aber gleichzeitig nur ein geringer Strombedarf besteht.

Die Grundvoraussetzung für die Lösung: Ein flexibles System, das nicht nur bei Engpässen Strom bereitstellt, sondern auch bei Stromüberschuss das Netz entlasten kann, indem es Strom verbraucht bzw. zielgerichtet umwandelt. Die Idee der interdisziplinären Forschergruppe ist es, hierfür die "Power-to-Gas"-Methode zu nutzen. Dabei wird überschüssiger Strom zu Methan umgewandelt, welches im Erdgasnetz gespeichert werden und für spätere Engpässe als Energiequelle z.B. zur Stromerzeugung wiederum genutzt werden kann. Dadurch können die Stabilität des Stromnetzes sowie die Qualität der Stromversorgung gesichert werden. Die Besonderheit dieses Projektes liegt in der Art der Methanisierung: es wird kein elektrochemisches, sondern ein biologisches Verfahren genutzt.

"SmartBioFlex" heißt das im November 2019 gestartete Projekt mit einer Laufzeit von drei Jahren. Die interdisziplinäre Forschungsgruppe wird einen Röhrenreaktor zur biologischen Methanisierung entwickeln. Mikroorganismen aus einer Biogasanlage, sogenannte Archaeen, ernähren sich in diesem System von dem zugeführten Wasserstoff-/Kohlendioxidgemisch und scheiden dabei Methan als "Abfallprodukt" aus. Nach der Inbetriebnahme des Reaktors werden die optimalen Betriebsparameter ermittelt und die Wirtschaftlichkeit bewertet. Um die Betriebsweisen und Einsatzmöglichkeiten der Gesamtanlage in einem zukünftig zunehmend Sektor gekoppelten Energieversorgungssystem zu ermitteln und zu bewerten, werden relevante Systemkomponenten modelliert und am Beispiel ausgewählter Stromnetze der Stadtwerke Jülich simuliert.

Gefördert wird das Projekt durch "EFRE.NRW" (Europäischer Fond für regionale Entwicklung), einem Förderprogramm der EU für Investitionen in Wachstum und Beschäftigung in Nordrhein-Westfalen.