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Marie-Curie-Str. 15 | 66953 Pirmasens | Germany | Tel.: +49 6331 2490 45 | Fax: +49 6331 2490 889 | E-Mail: [email protected] | Web: www.pfi-bioraffinerietechnik.de
Sektorkopplung - In Pirmasens wird Wind-und Solarstrom zu Gas und Wärme
MIMU-Veranstaltung „Wärmekonzept für Rheinland-Pfalz“ am 29.03.2017
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Sektorkopplung – Ausgangssituation Netzausbau
Stromnetz Gasnetz
Wärmenetz
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Sektorkopplung – Einbindung Kläranlagen
Stromnetz Gasnetz
Wärmenetz
Kläranlage (3)Stadt Pirmasens
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Sektorkopplung –Windkraft- und Photovoltaikanlagen
Windkraft (1) / Photovoltaik (2)
Eel
Stromnetz Gasnetz
Wärmenetz
Kläranlage (3)Stadt Pirmasens
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Sektorkopplung – PFI-Biogasanlage im EP- PS
Windkraft (1) / Photovoltaik (2)
Eel
CO2+
CH4BHKW (10)
PFI Eth
Eel
Eth
Nawaro-Biomasse
Biogasanlage (11)PFI
Stromnetz Gasnetz
Wärmenetz
Kläranlage (3)Stadt Pirmasens
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Sektorkopplung – Biogasaufbereitungsanlage im EP-PS
Windkraft (1) / Photovoltaik (2)
Eel
H2
Methanisierung (6)PFI / PFI-BRT
Eth
BakterienbiomasseCO2
+CH4
BHKW (10)PFI
Eth
Eel
Eth
Nawaro-Biomasse
Biogasanlage (11)PFI
Stromnetz Gasnetz
Wärmenetz
Kläranlage (3)Stadt Pirmasens
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Sektorkopplung – Biogaseinspeiseanlage im EP-PS
Windkraft (1) / Photovoltaik (2)
Eel
H2
Methanisierung (6)PFI / PFI-BRT
Eth
BakterienbiomasseCO2
+CH4
BHKW (10)PFI
Eth
Eel
Eth
Nawaro-Biomasse
Biogasanlage (11)PFI
Stromnetz Gasnetz
Wärmenetz
Kläranlage (3)Stadt Pirmasens
CH4 -
Biogaseinspeisung (8)Stadtwerke Pirmasens
CH4 +
Gasnutzung für 2017 durch die Pfalzgas GmbH
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Vorplanung Erweiterung Energiepark Pirmasens 2017
klimaschädlichen Gasen im Nahverkehr (auch zur Sektorenkopplung für den Förderantrag)
- Machbarkeitsbetrachtung mit Kapazitätsauslegung und Wirtschaftlichkeitsanlayse für die Entscheidungsgremien und als Grundlage für den EFRE-Förderantrag
- Planung Infrastruktur inkl. Erd- und Verkehrswege, Gebäudetechnik und Medienanbindung (vor allem mit Sauerstoff) an die Klärnlage Felsalbe
- Planung einer CNG-Bustankstelle (bei Bedarf mit Rückverdichteranlage) zur Reduktion von
- Planung einer Wasserelektrolyseanlage mit einer Wasserstoffproduktionsleistung von 400 Nm3 für die Nutzung von Überschussstrom der regenerativen Energieerzeugung
- Planung eines BHKW mit einer Leistung von 1 MW (optional je nach Bedarf auch 2 MW) zur Bereitstellung von Regelenergie und als Notstromaggregat für die Wasgau AG
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Sektorkopplung Wasserstofferzeugung im EP-PS
Windkraft (1) / Photovoltaik (2)
Eel
H2
Methanisierung (6)PFI / PFI-BRT
Eth
BakterienbiomasseCO2
+CH4
BHKW (10)PFI
Eth
Eel
Eth
Nawaro-Biomasse
Biogasanlage (11)PFI
Stromnetz Gasnetz
Wärmenetz
H2 / CH4 BHKW (7)Stadtwerke PirmasensEel
Eth
Kläranlage (3)Stadt Pirmasens
Eth
H2O-Elektrolyse (5)Stadtwerke Pirmasens
Eel
Wasser
O2
CH4 -
Biogaseinspeisung (8)Stadtwerke Pirmasens
CH4 +
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1. Elektrolyse – Umwandlung von Überschussstrom
Aggregat alkalische Druckelektrolyse
Funktion Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff aus Überschussstrom
Output 400Nm³ H2/h
200Nm³O2/h
Input ca. 4,5kWh/Nm³H2
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Anforderungen zum Einsatz der Wasserelektrolyse
Langlebigkeit der Hauptkomponenten (> 20 Jahre).
Hohe Jahreslaufleistung
Druckelektrolyse bis 60 bar (geringer Wartungsaufwand Verdichtung).
Betrieb bei Temperauren > 90 °C.
Wirkungsgrad der Wasserstoffproduktion bis zu 90 %.
Wärmeein- /-auskopplung ins Nah- / Fernwärmenetz.
Nutzung als Sekundärreserve (Abfahrzeit < 5 Minuten).
Nutzung des Sauerstoffs (z. B. Belüftung Kläranlage)
Leistungsvergleich PEM- und alkalische Elektrolyse!
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Sektorkopplung – wärmegeführte Rückverstromung
Windkraft (1) / Photovoltaik (2)
Eel
H2
Methanisierung (6)PFI / PFI-BRT
Eth
BakterienbiomasseCO2
+CH4
BHKW (10)PFI
Eth
Eel
Eth
Nawaro-Biomasse
Biogasanlage (11)PFI
BHKW SchulenSW-PS (4)
Eth
Stromnetz Gasnetz
Wärmenetz
H2 / CH4 BHKW (7)Stadtwerke PirmasensEel
Eth
Kläranlage (3)Stadt Pirmasens
Eth
H2O-Elektrolyse (5)Stadtwerke Pirmasens
Eel
Wasser
O2
CH4 -
Biogaseinspeisung (8)Stadtwerke Pirmasens
CH4 +
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3. Verstromung mit KWK in öffentlichen Liegenschaften
Aggregat CH4/H2 BHKW
Funktion Bereitstellung von Strom und Wärme
Output Erdgasbetrieb 550 kWel / 536 kWtherm Wasserstoffbetrieb 280 kWel / 272 kWtherm
Input 128 Nm³CH4/h 234 Nm³H2/h
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Sektorkopplung – CNG-Tankstelle für Nahverkehr
Windkraft (1) / Photovoltaik (2)
Eel
H2
Methanisierung (6)PFI / PFI-BRT
Eth
BakterienbiomasseCO2
+CH4
BHKW (10)PFI
Eth
Eel
Eth
Nawaro-Biomasse
Biogasanlage (11)PFI
BHKW SchulenSW-PS (4)
Eth
Stromnetz Gasnetz
Wärmenetz
H2 / CH4 BHKW (7)Stadtwerke PirmasensEel
Eth
Nahverkehr
CNG-Tankst. SW-PS (16)
Kläranlage (3)Stadt Pirmasens
Eth
H2O-Elektrolyse (5)Stadtwerke Pirmasens
Eel
Wasser
O2
CH4 -
Biogaseinspeisung (8)Stadtwerke Pirmasens
CH4 +
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4. Nutzung EE-Gas über CNG Tankstelle im Nahverkehr
Aggregat CNG-Tankstelle
Funktion Bereitstellung von komprimiertem Erdgas zur Betankung von Fahrzeugen
Output 2340kg CNG/d
Input 0,185 kWh/Nm³CH4
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Einsparpotentiale CO2-Ausstoß in der 1. Ausbaustufe
Windkraft (1) / Photovoltaik (2)
Eel
H2
Methanisierung (6)PFI / PFI-BRT
Eth
BakterienbiomasseCO2
+CH4
BHKW (10)PFI
Eth
Eel
Eth
Nawaro-Biomasse
Biogasanlage (11)PFI
BHKW SchulenSW-PS (4)
Eth
Stromnetz Gasnetz
Wärmenetz
H2 / CH4 BHKW (7)Stadtwerke PirmasensEel
Eth
Nahverkehr
CNG-Tankst. SW-PS (16)
Kläranlage (3)Stadt Pirmasens
Eth
H2O-Elektrolyse (5)Stadtwerke Pirmasens
Eel
Wasser
O2
CH4 -
Biogaseinspeisung (8)Stadtwerke Pirmasens
CH4 +
- 1.488 t CO2
- 193 t CO2
- 568 t CO2
- 1.188 t CO2
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Einflussfaktoren Wirtschaftlichkeit P2G
Einkauf von EE-Strom zum Börsenpreis (durch Direktvermarktung).
Befreiung von der Stromsteuer (Stromsteuergesetz § 9a).
Verringerung der Stromnetzentgelte (§ 19 Abs. 2 StromNEV).
Weitestgehende Befreiung von der EEG- (§§ 63 ff. EEG 2014), der KWK- (§ 26 KWK-G) und der Offshore-Umlage (§ 17f Abs. 5 EnWG)
Nutzung von KWK-Vergütung bei der Rückverstromung (P2P).
Abtretung der Treibhausminderungspotentiale bei CNG (P2G).
Regelenergiebereitstellung in der positiven Sekundärreserve.
Nutzung der Abwärme und des Sauerstoffs bei der Elektrolyse.
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Flächen für Ausbaupläne im Energiepark Pirmasens Erprobung und Optimierung der
Biotechnologischen Methanisierungbis Ende 2017 (Einspeiseleistung bis 200 Nm3/h Biomethan)
Realisierung einer Elektrolyseanlage mit einer Leistung von 1,8 MW mit einer Wasserstoffproduktionsleistung von ca. 400 Nm3/h bis 2018
Umsetzung eines Konzeptes zur Sektorkopplung (CNG-Tankstelle und KWK) und Lastmanagment im Stadtgebiet Pirmasens bis 2019
Aufbau einer Anlage zur Behandlung biogener Reststoffe zur Erzeugung von Synthesegas bis 2021
Intergration des Kältenetzes der Wasgau zur Kohlendioxidabtrennung aus Biogas und LNG-Produktion für den Fernverkehr
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Sektorkopplung – Erweiterung PFI-Bioraffinerie
Windkraft (1) / Photovoltaik (2)
Eel
H2
Methanisierung (6)PFI / PFI-BRT
Eth
Bakterienbiomasse
PFI-Bioraffinerie (14)PFI
Stroh-TDH (13) PFI
Restbiomasse
Rohstoffe
CO2+
CH4BHKW (10)
PFI Eth
Eel
Eth
Nawaro-Biomasse
Biogasanlage (11)PFI
BHKW SchulenSW-PS (4)
Eth
Stromnetz Gasnetz
Wärmenetz
H2 / CH4 BHKW (7)Stadtwerke PirmasensEel
Eth
Nahverkehr
CNG-Tankst. SW-PS (16)
Kläranlage (3)Stadt Pirmasens
Eth
H2O-Elektrolyse (5)Stadtwerke Pirmasens
Eel
Wasser
O2
CH4 -
Biogaseinspeisung (8)Stadtwerke Pirmasens
CH4 +
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Sektorkopplung – Erweiterung Bioabfallverwertung
Windkraft (1) / Photovoltaik (2)
Eel
H2
Methanisierung (6)PFI / PFI-BRT
Eth
Bakterienbiomasse
PFI-Bioraffinerie (14)PFI
Stroh-TDH (13) PFI
Restbiomasse
Rohstoffe
CO2+
CH4BHKW (10)
PFI Eth
Eel
Eth
Nawaro-Biomasse
Biogasanlage (11)PFI
BHKW SchulenSW-PS (4)
Eth
Stromnetz Gasnetz
Wärmenetz
H2 / CH4 BHKW (7)Stadtwerke PirmasensEel
Eth
Nahverkehr
CNG-Tankst. SW-PS (16)
Kläranlage (3)Stadt Pirmasens
Eth
H2O-Elektrolyse (5)Stadtwerke Pirmasens
Eel
Wasser
O2
CH4 -
Biogaseinspeisung (8)Stadtwerke Pirmasens
CH4 + BioabfallanlageStadt PS (9)
Synthesegas
Wertstoffe
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Sektorkopplung – Erweiterung Kältenetz Wasgau
Windkraft (1) / Photovoltaik (2)
Eel
H2
Methanisierung (6)PFI / PFI-BRT
Eth
Bakterienbiomasse
PFI-Bioraffinerie (14)PFI
Stroh-TDH (13) PFI
Restbiomasse
Rohstoffe
CO2+
CH4BHKW (10)
PFI Eth
Eel
Eth
Nawaro-Biomasse
Biogasanlage (11)PFI
BHKW SchulenSW-PS (4)
Eth
Stromnetz Gasnetz
Wärmenetz
H2 / CH4 BHKW (7)Stadtwerke PirmasensEel
Eth
Nahverkehr
CNG-Tankst. SW-PS (16)
CO2+
CH4
Kältenetz
EK
CO2 -fest
Kryosplit (12)Wasgau / PFI / PFI-BRT
CH4 +
CO2 -fest
Kläranlage (3)Stadt Pirmasens
Eth
H2O-Elektrolyse (5)Stadtwerke Pirmasens
Eel
Wasser
O2
CH4 -
Biogaseinspeisung (8)Stadtwerke Pirmasens
CH4 + BioabfallanlageStadt PS (9)
Synthesegas
Wertstoffe
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Sektorkopplung – Erweiterung Herstellung LNG
Windkraft (1) / Photovoltaik (2)
Eel
H2
Methanisierung (6)PFI / PFI-BRT
Eth
Bakterienbiomasse
PFI-Bioraffinerie (14)PFI
Stroh-TDH (13) PFI
Restbiomasse
Rohstoffe
CH4 -flüssig
Fernverkehr
EK
LNGBM -Tankstelle (15) Stadtwerke Pirmasens
CO2+
CH4BHKW (10)
PFI Eth
Eel
Eth
Nawaro-Biomasse
Biogasanlage (11)PFI
BHKW SchulenSW-PS (4)
Eth
Stromnetz Gasnetz
Wärmenetz
H2 / CH4 BHKW (7)Stadtwerke PirmasensEel
Eth
Nahverkehr
CNG-Tankst. SW-PS (16)
CO2+
CH4
Kältenetz
EK
CO2 -fest
Kryosplit (12)Wasgau / PFI / PFI-BRT
CH4 +
CO2 -fest
Kläranlage (3)Stadt Pirmasens
Eth
H2O-Elektrolyse (5)Stadtwerke Pirmasens
Eel
Wasser
O2
CH4 -
Biogaseinspeisung (8)Stadtwerke Pirmasens
CH4 + BioabfallanlageStadt PS (9)
Synthesegas
Wertstoffe
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Ansprechpartner:
Klaus Kreibich Telefon: 06331 876 200Stadtwerke Pirmasens E-Mail: [email protected] der Streckbrücke 466954 Pirmasens