Erdgeschichte im Zeitraffer: Erneuerbares Erdgas aus Sonne und Wasser erzeugt in 1.000 Metern Tiefe

Das erfolgreiche Forschungsprojekt „Underground Sun Storage“ zur Speicherung von Wind- und Sonnenenergie in natürlichen Erdgaslagerstätten wird fortgesetzt. Mit dem Folgeprojekt „Underground Sun Conversion“ soll es erstmals möglich werden, direkt in einer Erdgaslagerstätte Erdgas durch einen von der RAG gezielt initiierten mikrobiologischen Prozess natürlich zu „erzeugen“ und gleich dort zu speichern. 

Mit dieser weltweit einzigartigen und innovativen Methode wird der natürliche Entstehungsprozess von Erdgas nachgebildet, aber gleichzeitig um Millionen von Jahren verkürzt – Erdgeschichte im Zeitraffer.

Aus Sonnen- oder Windenergie und Wasser wird zunächst in einer oberirdischen Anlage Wasserstoff erzeugt. Gemeinsam mit CO2, das so einem nachhaltigen Kreislauf zugeführt wird, wird dieser Wasserstoff in eine vorhandene (Poren)Erdgaslagerstätte eingebracht. In über 1.000 Metern Tiefe wandeln nun natürlich vorhandene Mikroorganismen diese Stoffe in relativ kurzer Zeit in erneuerbares Erdgas um, welches anschließend direkt dort in dieser Lagerstätte gespeichert, bei Bedarf jederzeit entnommen und über die vorhandenen Leitungsnetze zum Verbraucher transportiert werden kann.

Diese umweltfreundliche Vorgangsweise hat drei wesentliche Vorteile:

• CO2-neutral / Kohlenstoff-Kreislauf
  Erneuerbares Erdgas ist dann CO2-neutral, wenn vorhandenes CO2 (z.B. aus Biomasseverbrennung) genutzt und im „Produktions-Prozess“ gebunden wird. So entsteht ein Kohlenstoff-Kreislauf.

• Erneuerbare Energien werden speicherbar
  Die Stromgewinnung aus Sonnenenergie und Wind unterliegt wetterbedingten Schwankungen. Eine bedarfsorientierte Produktion ist daher nicht möglich. Das Problem der Speicherbarkeit von erneuerbaren Energien wird durch die Umwandlung in erneuerbares Erdgas gelöst. 

• Vorhandene Infrastruktur wird genutzt
  Sowohl für den natürlichen Produktionsprozess als auch für die unterirdische Speicherung in natürlichen Erdgaslagerstätten und den umweltfreundlichen Transport zum Endverbraucher kann bereits vorhandene Infrastruktur genutzt werden.

Ziel des durch die RAG initiierten und gemeinsam mit Partnern durchgeführten Forschungsprojektes ist es, die Grundlagen zu erforschen, um in Zukunft große Mengen von erneuerbarem Erdgas CO2-neutral produzieren und umweltfreundlich in natürlichen Lagerstätten speichern zu können und so die dringend benötige Flexibilität im Umgang mit erneuerbaren Energien zu schaffen. 

Das Projekt wird im Rahmen des Energieforschungsprogrammes des österreichischen Klima- und Energiefonds mit 4,9 Mio. Euro als Leitprojekt gefördert. Die Gesamtkosten des Projektes belaufen sich auf 8 Mio. Euro. Das österreichische Konsortium steht unter der Leitung der RAG.

Projektpartner sind: Montanuniversität Leoben, Universität für Bodenkultur Wien (Department IFA Tulln), acib GmbH (Austrian Centre of Industrial Biotechnology), Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität Linz, Axiom Angewandte Prozesstechnik GmbH

Das Forschungsprojekt soll bis Ende 2020 abgeschlossen werden.

Detailinformationen:

International wird intensiv nach Lösungen geforscht, um CO2-Emissionen nachhaltig zu reduzieren. Durch den zunehmenden Umstieg auf volatile, erneuerbare Energiegewinnung gibt es mehr denn je Bedarf an speicherbaren Energieträgern. Vor allem Energieträger mit hoher Energiedichte, wie Methan, werden für industrielle Anwendungen, Wärmeerzeugung und zur Nutzung im Transport benötigt.

Im nun gestarteten Forschungsprojekt „Underground Sun Conversion“ soll ein Verfahren erforscht werden, das sowohl eine Lösung für die Erzeugung von Energieträgern mit hoher Energiedichte bietet, als auch die Speicherfrage löst. Darüber hinaus wird das Ziel verfolgt, die in vielen Teilen der Welt bestehende und bewährte Gasinfrastruktur uneingeschränkt weiter zu nutzen. Ausgangspunkt dafür ist die „Power to Gas“ Technologie, bei der Überschüsse aus der Produktion erneuerbarer Energie (Wind oder Sonne) mittels Elektrolyse in Wasserstoff und/oder Methan umgewandelt werden. 

Das Ziel des Forschungsprojekts ist es, vorhandene (Poren)Erdgaslagerstätten als natürliche „Reaktoren“ zu nutzen. So finden sowohl der Methanisierungsprozess als auch die Speicherung auf natürlichem Weg in unterirdischen Porenlagerstätten statt. Darin liegt das große Potenzial, welches gleichzeitig die bislang fehlende aber dringend benötige Flexibilität im Umgang mit erneuerbaren Energien schafft.

Dieses Verfahren kopiert und wiederholt den natürlichen Prozess der Entstehung von Erdgas. So findet der Methanisierungsprozess auf natürlichem Weg in untertägigen Gesteinsschichten statt, abgekürzt um Millionen von Jahren. 

Erste Laborversuche aus dem Vorläuferprojekt „Underground Sun Storage“, das ebenfalls vom Klima- und Energiefonds gefördert wird, zeigen, dass in die Lagerstätte eingebrachter Wasserstoff mit CO2 mikrobiologisch in Methan umgewandelt wird. Damit kann es gelingen einen nachhaltigen Kohlenstoff-Kreislauf zu etablieren. Gemeinsam mit einem Konsortium werden Laborversuche, Simulationen und ein wissenschaftlicher Feldversuch an einer existierenden Lagerstätte der RAG durchgeführt. Ziel ist es auch, die Übertragbarkeit der gewonnenen Ergebnisse auf viele andere Lagerstätten weltweit zu prüfen. Die angestrebten Ergebnisse sind daher von herausragender Bedeutung, die führende Position Österreichs im Bereich der saisonalen Speicherung erneuerbarer Energie in Erdgaslagerstätten weiter auszubauen und das im Projekt entwickelte Verfahren – sowohl Technologie als auch Know-how in breitem Stil zu exportieren. 

„Bei den erneuerbaren Energien hat Österreich wieder einmal die Nase vorn. Mit dem Forschungsprojekt erleben wir eine Weltpremiere: Wir erzeugen erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie, und zwar in wenigen Wochen statt in Millionen von Jahren. Damit erledigen wir ein ganzes Erdzeitalter im Schnelldurchlauf. Und wir setzen einen weiteren Schritt in Richtung energieunabhängiges Österreich“, sagt Infrastrukturminister Jörg Leichtfried.

Klima- und Energiefonds Geschäftsführerin Theresia Vogel: „Wir unterstützen mit unserem Energieforschungsprogramm gezielt umsetzungsorientierte Projekte, die weit über Forschungsförderung hinausgehen. Nur so können wir klimarelevante Wirkungen realisieren und notwendige technologische Durchbrüche und Kostensenkungen erreichen. Underground Sun Conversion liefert richtungsweisende Ergebnisse für ein zukünftiges Energiesystem.“

Generaldirektor Markus Mitteregger: „Unser weltweit einzigartige Forschungsprojekt ist quasi ‚Erdgeschichte im Zeitraffer’ und hat großes Potenzial. Es ist CO2-neutral, löst unser großes Problem der Speicherbarkeit von erneuerbaren Energien und wir können bereits vorhandene Infrastruktur nutzen. Zudem ist es extrem umweltfreundlich, weil es natürliche, mikrobiologische Prozesse komprimiert nachbildet und wir das sich bildende erneuerbare Erdgas gleich am Ort der ‚Produktion‘ – in natürlichen Erdgaslagerstätten in über tausend Metern Tiefe – speichern können. Die bis dato im Rahmen des ersten Projektes ‚Underground Sun Storage‘ erzielten Ergebnisse aus Laborversuchen sind vielversprechend. Umso mehr freuen wir uns nun auf weiterführende Erkenntnisse aus dem Forschungsprojekt ‚Underground Sun Conversion'.“