GIS-basierte Analyse von Nachnutzungsstrategien für Biogasanlagen zur Erzeugung von grünem Wasserstoff in Niedersachsen

Abstract

Für über ein Drittel der niedersächsischen Biogasanlagen läuft in den nächsten fünf Jahren die Förderung nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz aus. Damit droht einem Großteil dieser Anlagen aus ökonomischen Gründen die Stilllegung. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer Nachnutzungsstrategie für diese Biogasanlagen zur Erzeugung von Wasserstoff und Methan aus erneuerbaren Energien. In einem ersten Schritt wird diese Nachnutzungsstrategie im Rahmen einer Fallstudie anhand zweier Biogasanlagen erarbeitet. In einem zweiten Schritt werden die Ergebnisse der Fallstudie abgeleitet, um die Nachnutzungsstragie auf sämtliche niedersächsischen Biogasanlagen zu übertragen und das Methanisierungspotenzial für ganz Niedersachsen zu ermitteln.

Methodisch wird dazu die Biogasanlage um eine Power-to-Gas-Prozesskette zur Erzeugung und Einspeisung von grünem Wasserstoff und Methan erweitert und anhand des CO2-Volumenstroms der Biogasanlage ausgelegt. Als wichtige Voraussetzung für die Wirtschaftlichkeit gilt die Verfügbarkeit von erneuerbaren Energien, weshalb neben einer Wirtschaftlichkeitsberechnung eine GIS-basierte Analyse zur Identifizierung von Potenzialflächen für Windenergie- und Freiflächen-Photovoltaikanlagen durchgeführt wird. Auf Grundlage eines Biogasanlagen-Katasters und einer landesweiten Potenzialflächenanalyse wird mit Hilfe eines GIS das Methanisierungspotenzial für ganz Niedersachsen berechnet.

Synergien bei der Kopplung von Biogasanlagen mit einer biologischen ex-situ Methanisierung (Power-to-Gas-Anlage) hinsichtlich der Prozessführung und -technik sowie wirtschaftlicher Parameter konnten im Rahmen der Auslegung aufgezeigt werden. Trotz der Verfügbarkeit günstigen erneuerbaren Stroms ist die Power-to-Gas-Anlage nur unter gewissen regulatorischen Voraussetzungen wirtschaftlich zu betreiben.

Durch die niedersachsenweite Analyse aller Biogasanlagen ab einer Größe von 250 kW konnte aufgezeigt werden, dass weder die Distanz zu dem Gasnetz noch die Verfügbarkeit von Potenzialflächen für erneuerbare Energien einen limitierenden Faktor für die Methanisierung darstellen. Daraus ergibt sich ein signifikantes Potenzial der dezentralen Methanisierung in Niedersachsen durch die Kopplung mit Biogasanlagen von ca. 1.397 Mio. Kubikmeter Methan jährlich.