Die Erzeugung und Nutzung von Biogas ist ein wichtiger Baustein der Energiewende: Allein deutschlandweit sind aktuell rund 10.000 Biogasanlagen in Betrieb, die durch Vergärung tierischer Exkremente und anderer Biomasse Gas produzieren. Dieses wird hauptsächlich in elektrische Energie umgewandelt, in den meisten Fällen in Blockheizkraftwerken mit Verbrennungsmotor. Mehr als 30 Terawattstunden Strom werden in Deutschland jährlich aus Biogas gewonnen – das sind rund 18 Prozent der gesamten aus erneuerbaren Quellen erzeugten Energie.
Ein großer Vorteil von Biogas ist, dass es unabhängig von Witterung oder Tageszeit genutzt werden kann – auch dann, wenn Wind oder Sonne gerade nicht genügend Energie liefern. Die Technologie hat allerdings auch ihre Schwächen: Der Wirkungsgrad der meisten Anlagen liegt gerade einmal bei rund 40 Prozent, das heißt die meiste Energie geht ungenutzt verloren. Auch der CO2-Ausstoß durch die Verbrennung des Gases ist zwar im Vergleich zur Stromerzeugung mit Kohle oder Erdgas relativ gering, aber dennoch deutlich höher als bei Wind-, Wasser- oder Solarenergie.
Höherer Wirkungsgrad und bessere CO2-Bilanz
„Das Potenzial von Biogas ist enorm, lässt sich aber noch deutlich besser ausschöpfen“, meint deshalb auch Lukas Berneiser, Leiter der Elektronikwerkstatt bei Reverion. Das bayrische Startup-Unternehmen mit Wurzeln an der TU München hat sich genau das zur Aufgabe gemacht: Reverion hat ein containerbasiertes Kraftwerk entwickelt und patentiert, das in der Lage ist, Biogas oder Wasserstoff mit einem Wirkungsgrad von 80 Prozent elektrochemisch in Strom umzuwandeln. Das dabei entstehende Kohlendioxid wird abgeschieden und gespeichert – das ermöglicht erstmals kosteneffiziente negative CO2-Emissionen.
„Unsere Anlagen sind vor allem für Landwirtschafts- und Industriebetriebe mit eigener Biogasproduktion interessant“, erläutert Berneiser. „Denn mit unserer Technik können sie aus derselben Menge Gas etwa doppelt so viel Strom erzeugen.“ Die Anlage bietet aber noch einen weiteren entscheidenden Vorteil: Ihr Betrieb ist reversibel. „Das bedeutet, dass sie in weniger als einer Minute in einen Elektrolysemodus wechseln kann, um zum Beispiel aus der überschüssigen Energie von Solar- oder Windkraftanlagen Wasserstoff und Methan zu erzeugen“, erklärt Berneiser. So lässt sich diese Energie in Form von Gas zwischenspeichern, um bei Bedarf wieder in Strom oder Wärme umgewandelt zu werden.
Energie speichern und bedarfsgerecht nutzen
Herzstück der Reverion-Anlage ist ein Gerüst mit Festoxid-Brennstoffzellen, das sogenannte Skid. Zur Stromerzeugung wird gereinigtes Biogas in die Zellen eingespeist, wo es mit angesaugter Umgebungsluft teilweise oxidiert. Dabei entsteht elektrische Energie, die ins Netz eingespeist wird. Das ebenfalls anfallende reine CO2 wird ausgeleitet und gespeichert und kann so für eine Vielzahl technischer oder industrieller Zwecke genutzt werden. Der Elektrolysemodus verläuft im Grunde umgekehrt: Hierbei wandelt die Brennstoffzelle elektrische Energie in reinen Wasserstoff um. Dieser kann entweder gespeichert oder mit CO2 zu Methan weiterverarbeitet werden – einem Gas, das ähnliche Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten besitzt wie Erdgas. „Wir lösen mit dieser Anlage gleich mehrere Herausforderungen – unter anderem die, wie sich erneuerbare Energie effizient zwischenspeichern und flexibel nutzbar machen lässt“, ist Berneiser überzeugt.
Bei der elektrischen Ausstattung seiner Anlagen setzt Reverion unter anderem auf Helukabel: Der Spezialist liefert etwa die Anschlussleitungen für die Verbindung von Brennstoffzellen, Wechselrichtern, Sensorik und Aktorik sowie die Einzeladern für die interne Schaltschrankverkabelung. Auch Datenkabel für die Kommunikation zwischen den Skids mittels Ethercat-Netzwerk und Hybridleitungen zur Versorgung und Überwachung verschiedener Motoren kommen hier zum Einsatz. „Die verbauten Kabel müssen Spannungen bis 1.500V und Temperaturen bis 300°C aushalten können“, beschreibt Berneiser die Anforderungen. „Eine hohe Qualität war uns deshalb ebenso wichtig wie die zuverlässige Verfügbarkeit aller von uns benötigten Komponenten.“
Gemeinsame Abstimmung zwischen Anbieter und Anwender
In den gemeinsamen Gesprächen zwischen Anbieter und Anwender wurde für jeden Einsatzfall das geeignete Kabel ausgesucht. „Wir liefern an Reverion z.B. Solarleitungen der Serie Solarflex, die witterungsbeständige Anschlussleitung H07RN-F, Topserv-Hybridleitungen oder die Einzelader H07V-K. Aber auch Zubehör wie die Kabelverschraubungen der Baureihe Helutop gehören zum Lieferumfang“, erzählt Gebietsverkaufsleiter Philipp Walter. Speziell für den Hochtemperaturbereich in der Nähe der Brennstoffzellen nutzt Reverion die besonders beständige Helutherm 400 mit Nickelleiter, die Temperaturen bis 400°C standhält.