Berliner Klärwerk erprobt Power-to-Gas-Technologie

In Klärwerken mit selbsterzeugtem Energieüberschuss gibt es alles, was zur Herstellung von Wasserstoff sowie dessen Umwandlung zu Methan notwendig ist: Wasser, erneuerbarer Strom und CO2. Wie daraus eine Sektorkopplung von Strom zu erneuerbarem Methan möglich ist, untersucht derzeit ein Projekt im Klärwerk Schönerlinde (Brandenburg) der Berliner Wasserbetriebe. Das Projekt heißt „Elektrolyse mit Nutzung von Brauchwasser als Schnittstelle zur biologischen Methanisierung und Ozonierung“ - „E-MetO“.

Es wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) im 7. Energieforschungsprogramm der Bundesregierung für die Bereiche Sektorkoppelung und Wasserstofftechnologien mit rund 3,2 Millionen Euro gefördert. Im Projekt forscht ein Konsortium aus der Ingenieurgesellschaft Tuttahs & Meyer, dem Fachgebiet Dynamik und Betrieb technischer Anlagen der TU Berlin, dem Forschungsinstitut für Wasserwirtschaft und Klimazukunft (FiW) an der RWTH Aachen, dem Elektrolyseanlagen-Experten Aspens aus Hannover und den Berliner Wasserbetrieben an der praktischen Umsetzung von Wasserstofftechnologien in Klärwerken.

Aus Abwasser grünen Wasserstoff oder Methan gewinnen

Das Hauptaugenmerk liege dabei auf der Verwendung von behandeltem Abwasser in einer Wasserelektrolyse. Dabei wird mit Strom aus erneuerbaren Energiequellen Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O) getrennt. Anschließend kann der Wasserstoff durch Anreicherung mit Kohlendioxid (CO2) zu Methan (CH4) gewandelt und gespeichert werden. Dies wird über eine biologische Methanisierung des Wasserstoffs unter Nutzung von CO2 aus dem Faulgas erreicht.

Darüber hinaus könne das Nebenprodukt Sauerstoff in der Ozonung, einer Verfahrensstufe des Klärwerks bei der weitergehenden Abwasserreinigung, zur gezielten Spurenstoffentfernung und Desinfektion genutzt werden. Im Rahmen des Projekts werden hierzu am Berliner Klärwerk Schönerlinde zwei Pilotanlagen errichtet. Eine Elektrolyseuranlage und ein Reaktor für die biologische Methanisierung von Wasserstoff und CO2 werden für den sicheren Betrieb unter Realbedingungen erprobt.

Ziel ist die großtechnische Umsetzung

Eine durch Realdaten gestützte, begleitende Simulation soll die optimale Auslegung der Anlagen absichern und Erkenntnisse für eine mögliche großtechnische Umsetzung liefern. Im Ergebnis kann Biomethan oder Wasserstoff in das öffentliche Gasnetz eingespeist werden. Den benötigten Strom für die zusätzlichen Anlagen liefert das Klärwerk, das mit seinen drei 2-MW-Windenergieanlagen sowie der energetischen Nutzung des Klärschlamms bilanztechnisch bereits heute mehr regenerativen Strom produziert, als es selbst verbraucht.

Daher soll die vorgesehene Anlage in das Energiemanagementsystem des Klärwerks eingebunden werden. Ziel des im Mai 2024 gestarteten Forschungsprojekts ist es, das Energiemanagement des Klärwerkes so zu optimieren, dass die vielversprechenden Optionen zur Nutzung von Wasserstoff, Methan und Sauerstoff in den verschiedenen Sektoren erweitert werden. „Auf diese Weise wird das Klärwerk als ein wichtiger Standort für Energiewende-Technologien etabliert“, so die Projektteilnehmer.