Die Power-to-Gas-Entwicklung zielt auf eine Verschränkung der  Energienetze von Strom und Erdgas. Schlüsseltechnologie in diesem System sind flexible, effiziente und wirtschaftliche Elektrolyse-Anlagen. Ein österreichisches Konsortium aus OMV, EVN, FRONIUS International GmbH, HyCentA Research GmbH und dem Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität (JKU) Linz  erforscht aktuell die Produktion von „grünem Wasserstoff“ mithilfe eines neuartigen Hochdruck-Elektrolyseurs sowie die Einspeisung in das Erdgasnetz bzw. die Abfüllung und Verwendung des Wasserstoffs (H₂) in der Mobilität.

Dazu wurde eine Pilotanlage in der Größenordnung von 100 Kilowatt (kW) am OMV-Standort in Auersthal (Niederösterreich) realisiert, wo im experimentellen Betrieb zukünftige Geschäftsfälle (stromseitig und aus Sicht des Erdgasnetzbetreibers) simuliert werden können. Zudem wird die physische Einspeisung von  Wasserstoff in eine Erdgasleitung der OMV getestet. Es ist die erste Pilotanlage dieser Art und Größe weltweit. Mit dem Projekt will man Erfahrungen von der Planung bis zum operativen Betrieb generieren. Es werden zudem rechtliche, wirtschaftliche und ökologische Bewertungen durchgeführt und verschiedene Geschäftsmodelle als Vorbereitung für den Rollout konzipiert.

Power-to-gas: So wird Windkraft gespeichert (Video: OMV, www.omv.com)

Innovatives Elektrolyse-Verfahren

Eine Weltneuheit stellt der von FRONIUS International GmbH neuentwickelte Hochdruck-PEM-Elektrolyseur dar, der die aufwendige, nachgeschaltete Verdichtung von Wasserstoff bereits im Prozess erreicht. Der „PEM Proton-Exchange-Membran-Elektrolyseur“ erzeugt hochreinen Wasserstoff mit 163 bar und ist aufgrund der modularen Konzeption optimal für einen hochdynamischen und ausfallsicheren Betrieb in Verbindung mit wechselndem Wind- oder PV-Stromangebot geeignet. Dieses hohe Druckniveau ist primär dann notwendig, wenn eine Einspeisung in das Hochdruck-Gasnetz erfolgt oder wenn Anlagen an einer Tankstelle eingesetzt werden.

Anbindung an die Gasinfrastruktur

Der Elektrolyseur wird bei unterschiedlichen Lastprofilen von erneuerbarem Strom getestet. Untersucht wird der Grundlastbetrieb sowie der Betrieb in Abhängigkeit vom Strompreis, bei Aufnahme von Überschussstrom, als Netzdienstleister sowie als Anbieter von Regelleistung. Ein Simulationsmodell, das auf Realdaten von Windkraftanlagen und Ortsgasnetzen der EVN basiert, steuert die Stromzufuhr und Wasserstoffproduktion entsprechend den verschiedenen untersuchten Betriebsmodellen und Rahmenbedingungen. Der erzeugte Wasserstoff wird zu Testzwecken direkt in das Hochdrucknetz der OMV Kompressorstation Auersthal eingespeist. Aufgrund der Mengenverhältnisse liegt er dort unter der Nachweisgrenze. Daher wurde eine eigene Mischleitung gebaut, die es ermöglicht, Mengen zwischen 1 % und 10 % einzustellen. Diese Leitung dient auch der Entnahme des Gasgemisches für die HylyPure Anlage (siehe Seite 5).

Durch die Einspeisung in eine Erdgasleitung können Regelungstechnik und Qualitätskontrollen optimiert werden. Ziel ist es, die Wasserstofftoleranz der Erdgasinfrastruktur (Transit- und Verteilnetz) sowie die Speicherkapazität für „Green Hydrogen“ im österreichischen Erdgasnetz zu ermitteln.

Eröffnung der ersten Power-to-Gas Anlage in Österreich 19.8.2015 – Statement Bundesminister Alois Stöger

Wasserstoff für die H₂-Mobilität

Ein Teil der Wasserstoffproduktion der Pilotanlage wird auf  200 bar komprimiert und in Flaschen abgefüllt. Dieser hochreine Wasserstoff geht an eine OMV Wasserstofftankstelle und soll in Zukunft auch anderen Forschungsprojekten zur Verfügung stehen. Im Realfall könnte der hier abgefüllte Wasserstoff an Industriebetriebe oder Tankstellen geliefert werden. In Planung ist eine weitere Ausbaustufe auf 350 bar, bei der die Abfüllung kompressorlos erfolgen soll.