Abschlussbericht veröffentlicht

Für die erste Power-to-Gas-Anlage mit kontinuierlicher Methanisierung im Industriemassstab, realisiert von Swisspower und Schweizer Stadtwerken, liegt nun der Abschlussbericht des BFE vor. Dieser fasst die Erkenntnisse und Erfahrungen aus dem Projekt zusammen.

Die Anlage bei Limeco verbindet Strom aus der Kehrichtverwertungsanlage (KVA) mit CO₂ aus der Abwasserreinigungsanlage (ARA) und erzeugt daraus Wasserstoff und Methan. Diese können ins Gasnetz eingespeist, für H₂-Mobilität genutzt oder dezentral weiterverwendet werden. Der Schlussbericht des BFE zeigt, wie die Technologien dieser Power-to-Gas-Anlage (PtG) erfolgreich miteinander verknüpft wurden und welche Potenziale für die Zukunft bestehen.

Der Bericht hält fest, dass die PtG-Anlage im März 2022 in Betrieb genommen wurde und ein stabiler Betrieb mit Einspeisung ins öffentliche Gasnetz demonstriert werden konnte. Zudem wurde aufgrund des Risikos einer Strommangellage sowie den daraus resultierenden hohen Strommarktpreisen im Herbst 2022 entschieden, die Anlage zwischenzeitlich ausser Betrieb zu nehmen und den KVA-Strom vollumfänglich ins öffentliche Stromnetz einzuspeisen. Nach einer Entspannung der Lage im Frühjahr 2023, wurde die Anlage per März 2023 wieder in Betrieb genommen.

Über 11,3 GWh Energie ins Gasnetz eingespeist

Zwischen März 2022 und Januar 2024 wurden insgesamt 1'024’165 Nm³ aufbereitetes Gas mit einem durchschnittlichen Methangehalt von über 99% ins Gasnetz eingespeist, was einer Energiemenge von über 11,3 GWh entspricht. Die Erwartungen an den Wirkungsgrad für die Gesamtanlage wurden mit 50% erfüllt. Mangels Wärmebedarf seitens KVA wird die Abwärme bisher kaum genutzt, ansonsten würde ein Wirkungsgrad von 76% erreicht werden, so der Bericht. Ebenso konnten die spezifischen Leistungs-Kennzahlen der Anlage bestätigt werden. Die biologische Methanisierung erweist sich nach den ersten Betriebsmonaten als geringstes Risiko bezüglich der Anlagenverfügbarkeit. Vielmehr seien es Probleme mit den Nebensystemen und Einzelkomponenten, welche zum Stillstand der gesamten Anlage führten. Insbesondere das Elektrolysesystem mit Wasseraufbereitung und DeOxoDryer waren bisher die Hauptursache für längere Stillstände. Da die gesamte Anlage kosten- und platzoptimiert dimensioniert und gebaut wurde, konnten wenige Redundanzen geschaffen werden, sodass alle einzelnen Anlagenteile immer verfügbar sein müssen, damit das Gesamtsystem funktioniert.

Angestrebte Produktionskosten pro kWh noch nicht erreicht

Laut Bericht kostete die PtG-Anlage insgesamt rund 14 Millionen Schweizer Franken. Die Kosten der PtG-Anlage werden ausschliesslich über den Gas- und Zertifikatsverkauf gedeckt. Dies geschieht durch die Verrechnung des Biogas-Zertifikates zum Gestehungspreis an die Kooperationspartner. Im Hinblick auf einen kommerziellen Betrieb werden dem Gestehungskostenmodell effektive Energiemarktpreise unterlegt.

In der Projektierungsphase prognostizierte das Projektteam einen über die Betriebsdauer von 15 Jahren durchschnittlichen Zertifikatspreis für das eingespeiste Methan von knapp 12 Rp/kWh bei einem Ganzjahresbetrieb. Hohe Energiepreise aufgrund der europäischen Energiekrise, hohe Wartungskosten im Bereich der Elektrolyseure, die niedrige Anlagenverfügbarkeit, sowie vertraglich vereinbarte Performance-Eigenschaften, welche betriebskostenhemmende Optimierungen verhinderten, sollen im Betriebsjahr 2023 zu einem doppelt so hohen Gestehungspreis für das Zertifikat geführt haben.

Nach Umsetzung optimierender Massnahmen wie etwa der Erhöhung des Eigenleistungsgrades im Bereich der Instandhaltung durch Limeco-Personal, der Steigerung der Klärgasproduktion sowie nach einer weiteren Beruhigung der Energiepreise durch den Ausbau der erneuerbaren Quellen, werde für die PtG-Anlage von Limeco ein Biogas-Zertifikatspreis von unter 13 Rp/kWh angestrebt.

Betriebsregime dem Strompreis anpassen

Eine Sensitivitätsanalyse soll gezeigt haben, dass sich der Strompreis nahezu 1:1 auf den Zertifikatspreis niederschlage. Die Gas-Gestehungskosten könnten durch Lastanpassung bis hin zur kurz- bis längerfristigen Ausserbetriebnahme der PtG-Anlage signifikant beeinflusst werden. Konkret führte im Projekt die veränderte Marktsituation ab Herbst 2022 mit steigenden Strompreisen zur Ausserbetriebnahme der PtG-Anlage im Winterhalbjahr und Wiederinbetriebnahme im Frühjahr (Sommer-Winter-Betriebsregime). Dieses Sommer-Winter-Betriebsregime könne aufgrund der Tendenz zu tiefen Strompreisen im Sommerhalbjahr und hohen Preisen im Winterhalbjahr grundsätzlich auch in Zukunft Sinn machen. Um das Klärgas auch bei ausgeschalteter PtG-Anlage einspeisen zu können, wurde die Anlage im Frühjahr 2024 mit einer CO₂-Membran ausgestattet.