HAMBURG WASSER - Power to Gas und Methanisierung von Biogas

Beschreibung des Unternehmens

HAMBURG WASSER ist das städtische Unternehmen für Wasserver- und Abwasserentsorgung in Hamburg. Es ist Deutschlands zweitgrößtes kommunales Unternehmen der Wasserver- und Abwasserentsorgung und vereint über 170 Jahre gewachsenes Fachwissen und Kompetenz in Sachen Trinkwasser und Abwasser. Wasserversorgung und Abwasserbeseitigung sind keine gewöhnlichen Dienstleistungen. Sie gehören zu den elementaren Lebensgrundlagen und sind damit Teil der kommunalen Daseinsvorsorge. Als kommunales Unternehmen mit rund 2000 Mitarbeitern ist HAMBURG WASSER dabei in erster Linie den Interessen der Freien und Hansestadt Hamburg (FHH) und ihrer Bürgerinnen und Bürger verpflichtet. In 2006 wurden die Hamburger Wasserwerke GmbH (HWW) und die Hamburger Stadtentwässerung (HSE) zum Gleichordnungskonzern HAMBURG WASSER (HW) zusammengeführt und bieten ihre Dienstleistungen nicht nur in der Stadt Hamburg sondern darüber hinaus in der Metropolregion an. Der Konzern HW versorgt damit rund 2 Millionen Menschen mit bestem Trinkwasser und reinigt das Abwasser.

Situation

HAMBURG WASSER erzeugt auf dem Klärwerk Hamburg große Mengen Faulgas, das aus den Rückständen der biologischen Abwasserbehandlung gewonnen wird. Das Gas ähnelt in seiner Zusammensetzung anderen Biogasen und besteht zu ca. 60% aus Methan und ca. 40% aus CO2. Dieses Gas lässt sich energetisch vielfältig nutzen. Es wird aktuell größtenteils direkt für die Strom- und Wärmeversorgung des Klärwerkes eingesetzt. Darüber hinaus wird ein Teil in das Erdgasnetz eingespeist, nachdem in einem chemischen Reinigungsverfahren u.a. der CO2-Anteil abgetrennt wird.

Zur Stromversorgung betreibt HAMBURG WASSER darüber hinaus auf dem Klärwerk Windenergieanlagen, die naturgemäß eine stark fluktuierende Produktion aufweisen. Dadurch kommt es regelmäßig zu erheblichen Stromüberschüssen, die aktuell in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden.

Problem

Der CO2-Anteil des Faulgases ist energetisch nicht nutzbar und entweicht sowohl bei der Verstromung als auch bei der Netzeinspeisung in die Umgebung. Er ist zwar biogenen Ursprungs und damit klimaneutral, dennoch sucht HAMBURG WASSER nach Möglichkeiten, den CO2-Anteil zu reduzieren bzw. besser zu nutzen.

Gleichzeitig liegt der finanzielle Erlös für Überschussstrom, der in das öffentliche Netz eingespeist wird, unterhalb der Stromgestehungskosten. Außerdem fällt diese Einspeisung in windreichen Zeiten an, in denen ohnehin ein Stromüberschuss im Netz vorliegt. HAMBURG WASSER strebt deshalb an, die zeitweise Überproduktion von Windstrom besser nutzen zu können.

Projektziel

Ein vielversprechender Weg, Überschussstrom speicherfähig oder anderweitig einsetzbar zu machen, ist die Produktion von Wasserstoffgas durch Elektrolyse (Power to Gas; P2G). Wasserstoff weist allerdings verschiedene Nachteile auf, die die Nutzung in der vorhandenen Gasnetz-Infrastruktur erschweren. Diese Nachteile lassen sich aufheben, wenn der Wasserstoff mit CO2 zu Methan weiterverarbeitet wird (Methanisierung).

HAMBURG WASSER hat auch bestehende Methanisierungstechnologien bereits ins Auge gefasst. Es gibt verschiedene Ansätze, die nicht reines CO2, sondern den CO2-Anteil in einem Biogas verarbeiten, was die Anwendung im Klärwerksbereich besonders interessant macht.

Im Rahmen des Projektes sollen in einem ersten Schritt die bekannten Verfahren – vor allem zur Methanisierung von Biogas – recherchiert und verglichen werden. Für die aussichtsreichsten Methoden soll jeweils die Machbarkeit einer Umsetzung auf dem Klärwerk Hamburg bewertet werden. Die Kriterien dafür sind festzulegen und sollen zumindest die Bereiche Reifegrad der Technologie, technische Realisierung, Einbindung in die vorhandene Anlagenstruktur und Wirtschaftlichkeit abdecken. Das Ziel ist eine fundierte Empfehlung nachfolgender Schritte zur technischen Umsetzung oder für weiterführende Untersuchungen.

Aufgabenstellung

Recherche vorhandener Technologien
Vergleich und Bewertung nach technischen und wirtschaftlichen Kriterien
Diskussion & Ideenentwicklung für die Implementierung einer P2G-Anlage mit Methanisierung auf dem Klärwerk Hamburg
Zusammenfassung der Ergebnisse und Empfehlung für das weitere Vorgehen

Zielgruppe

Studierende der TUHH, die Interesse und Motivation für die eigenständige und kreative inhaltliche Bearbeitung der beschriebenen Aufgabenstellung haben. Wichtig ist dabei vor allem die Begeisterung für Themen wie Klimaschutz, Nachhaltigkeit, erneuerbare Energien, Ressourcennutzung/-effizienz, innovative Umwelt- und Verfahrenstechnik. Die Aufgabe verlangt interdisziplinäres Arbeiten in verschiedenen Bereichen von Technik (biologische / chemische Verfahren, Anlagentechnik, Energiesysteme) und Betriebswirtschaft (Investitions- und Betriebskosten).

Termine

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Anmeldung

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