Biogene Methaanproductie uit Waterstof & Duits-Nederlandse Databank Biogasonderzoek

Samenvatting

Het project onderzoekt een procedure voor de methaanproductie uit waterstof die lijkt op de productie van biogas.

Een cruciale opgave wat betreft de energievoorziening uit duurzame energie is de opslag van elektrische energie. De hoeveelheid op een bepaald tijdstip opgewekte duurzame energie kan namelijk technisch gezien nauwelijks beïnvloed kan worden. Er is daarom een fundamentele verandering van de energie-infrastructuur noodzakelijk. De op dit moment nog centrale energievoorziening in Nederland en Duitsland wordt door de uitbreiding van duurzame energieproductie steeds meer tot een decentraal systeem, dat op de lange termijn aangewezen zal zijn op het management van het verbruik en op opslag.

Een aanpak voor de opslag van duurzame energie is de power-to-gas technologie. Hierbij wordt elektrische stroom door elektrolyse gesplitst in waterstof (H2) en zuurstof (O2) en vervolgens uit kooldioxide (CO2) en de ontstane waterstof methaan (CH4) geproduceerd. Dit methaan kan tussentijds opgeslagen worden, zodat men er - al naar gelang de behoefte - weer stroom van kan maken of direct in het bestaande aardgasnet ingevoed kan worden. Juist in Nederland bestaat een uitgebreid aardgasnet met immense buffer en voorzieningen voor omzetting in elektriciteit.Het aardgasnet vormt door de wijde verspreiding een grote, uitgebreide en nagenoeg overal toegankelijke buffer. Wel hebben beide stappen van het power-to-gas proces nog een laag rendement, zodat deze opslagvorm nog niet wijdverbreid is.

Het gebruik van gas uit stroom van duurzame energiebronnen heeft echter een groot toekomstpotentieel, omdat in ongunstige tijden de accumulatie van energie anders niet bruikbaar zou zijn. Door power-to-gas wordt de energie überhaupt pas bruikbaar gemaakt. Om een grotere algehele efficiëntie te bereiken, is het gebruik van waterstof in biogasinstallaties denkbaar. Daarom zal in dit project onderzocht worden welke gebruiksmogelijkheden van waterstof in biogasinstallaties mogelijk zijn.

In het kader van het project zullen in een semi-technische setting fundamentele proeven genomen worden. Hierbij worden de voorwaarden voor het omzetten van waterstof in methaniseringsreactoren uitgewerkt en de mogelijkheden voor optimalisatie en vergelijkende concepten onderzocht.

De ervaringen en resultaten van de geplande testen zullen vervolgens tot gebruik in grootschalige biogasinstallaties leiden. In het project werken onderzoekers en installatiebouwers nauw samen. Deze samenwerking combineert ervaring en theoretische kennis van de productie van biogas met de voorwaarden voor de technische uitvoering, zodat het project de ideale kenmerken van een haalbaarheidsstudie heeft. De Fachhochschule Münster heeft veel ervaring met proefopstellingen op dit terrein. Bovendien kan de Fachhochschule Münster garanderen dat de waterstofproeven aan voorgeschreven en noodzakelijke veiligheidsmaatregelen voldoen.

Duits-Nederlandse database biogasonderzoek

De projectgroep is tijdens de voorbereiding van dit project op het gebied van methanisering een groot aantal publicaties op het spoor gekomen, die zich deels op hetzelfde onderzoeksterrein bevinden. Daarbij komt – net als bij andere deelprojecten – naar voren dat er geen goed overzicht van publicaties en onderzoeken bestaat. Dit geldt in het bijzonder voor het Duits-Nederlands gebied. In Duitsland is grotendeels onbekend wat er in Nederland al bestaat aan onderzoeksresultaten en omgekeerd. Er bestaat geen (online-)overzicht, waar snel onderzoeksresultaten en abstracts gevonden kunnen worden. Tijdens het project zal daarom, voortbordurend op projecten van Stichting Green Gas Nederland, een grensoverschrijdend overzicht van specifieke deelthema´s opgebouwd worden. Daarbij wordt gebruik gemaakt van publicaties van de laatste vijf jaar, met een korte samenvatting in het Duits en het Nederlands. De databank krijgt een open karakter, zodat nieuw onderzoek continu opgenomen kan worden.

Partners:

Fachhochschule Münster ; Host ; DNL-contact GmbH & Co KG ; Stichting Groen Gas Nederland ; Hanze Wetlands

Doelen

Doel van het project is om de biogene methaanproductie in semi-technische pilots te onderzoeken en op basis daarvan antwoorden te kunnen formuleren op vragen die te maken hebben met de technische omzetting van bestaande installaties voor biogas. Hiervoor wordt eerst een literatuuronderzoek over de tot nu toe gemaakte ervaringen met biogene methanisering uitgevoerd, waarbij de uitgangspunten, grenzen en mogelijkheden van de omzetting in kaart worden gebracht. Ook de ontwikkelingen in het tot nu toe beschikbare onderzoek worden opgenomen en geëvalueerd.

Ten behoeve van dit doel worden de onderzoeksresultaten op dit gebied - maar ook wat betreft aanpalende thema´s van biogastechnologie - aan zowel Nederlandse als Duitse kant verzameld en in de vorm van een onderzoekscatalogus in een databank opgenomen. Op basis van de bevindingen van het huidige onderzoek en de ervaringen van het laboratorium van de Fachhochschule worden experimentele plannen ontwikkeld voor het onderzoeken van biogene methanisering met behulp van de semi-technische apparatuur in de laboratoria van de Fachhochschule Münster.

Door de geproduceerde elektrische stroom uit duurzame energie - wanneer deze op dat moment niet gebruikt kan worden - op te slaan, breiden de mogelijkheden voor duurzame energie zich enorm uit. Hierdoor stijgt het rendement van biogastechnologie en de toepassing en implementatie van een compleet systeem dat erop gericht is de maatschappij met elektrische stroom uit duurzame energie te voorzien.

De exploitatie van biogasinstallaties wordt efficiënter met als gevolg een snellere en eenvoudiger invoering van groen gas. Tegelijkertijd wordt het bestaande netwerk nauwer met de biogastechnologie en andere duurzame energiebronnen verbonden, waardoor de reeds beschikbare capaciteit in bestaande netwerken beter wordt benut.

Allereerst wordt een selectie van in aanmerking komende besturingen getest en geverifieerd. Deze worden vervolgens aan de hand van gedetailleerde experimenten op semi-technische wijze uitgebreid. Er zijn nauwe contacten met verschillende exploitanten van biogasfabrieken aan Duitse en Nederlandse zijde.

Het onderzoek en de resultaten worden op wetenschappelijke basis in Nederland en Duitsland besproken. Dit vormt de basis voor een intensieve uitwisseling van kennis en innovatie door middel van grensoverschrijdende samenwerking