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Mit Power-to-Gas zur Energiewende in der Gebäudesanierung

Eine dezentrale Power-to-Gas-Anlage speichert Strom aus erneuerbaren Energien in einer Wohnanlage aus den 70er Jahren.

Projektträger: Stadtwerke Augsburg (SWA)

Projektstandort

Augsburg

Augsburg_georeferenzierung

Kontakt

SWA Energie GmbH
Karl-Heinz Viets
Projektleiter
Hoher Weg 1
86152 Augsburg
Tel: (0821) 65008009
karl-heinz.viets[at]sw-augsburg.de

Nutzen und Kosten

besonders wirkungsvoll – hoher Nutzen für die Umwelt
Strom aus erneuerbaren Energien kann durch die dezentrale Power-to-Gas-Anlage vor Ort gespeichert oder in Wärme umgewandelt werden. Durch den geschlossenen Systemkreislauf entstehen dabei keine Emissionen. Der Nutzungsgrad beträgt rund 90 %.
Fotos
  • Die Wohnanlage in der Marconistraße (Quelle: Thomas Hosemann, Stadtwerke Augsburg)
  • Schaubild der Anlage (Quelle: Thomas Hosemann, Stadtwerke Augsburg)
  • Gasspeicher der Wohnanlage (CH4, CO2 und 2 x O2) (Quelle: Thomas Hosemann, Stadtwerke Augsburg)
  • Die Inbetriebnahme der Anlage am 21.02.2019 (Quelle: Thomas Hosemann, Stadtwerke Augsburg)
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(insgesamt 8 Bilder)

Beschreibung

Auslöser
Die SWA Energie GmbH, eine Tochtergesellschaft der Stadtwerke Augsburg, bietet seit gut 25 Jahren Energiedienstleistungen an.
Nach der energetischen Sanierung der Wohnanlage der Wohnbaugruppe Augsburg (WBG) in der Marconi-Straße musste eine neue Wärmeversorgung her. Es wurde die innovativste Art der Wärmeversorgung gewählt.
Durchführung
Die Wohnanlage der Wohnungsbaugesellschaft der Stadt Augsburg (WBG) entstand im Jahr 1974. Sie besteht aus drei Gebäudeteilen mit 70 Wohneinheiten und knapp 5.400 m2 Wohnfläche. Zunächst wurde die Wohnanlage (nach KfW 100) saniert. Gleichzeitig wurde die SWA Energie GmbH beauftragt, die Wärmeversorgung zu erneuern. Die Wärmebereitstellung erfolgt auf Grundlage eines Wärmecontracting-Vertrags: Die SWA Energie GmbH übernimmt die Erneuerung und den Betrieb der Anlagen sowie die Wärmelieferung.

Der innovative Ansatz

Auf dem Dach der Wohnanlage wurde eine Photovoltaikanlage installiert, die die Bewohner/innen und die Haustechnik mit Strom versorgt. Überschüssiger Strom wird entweder kurzfristig in einer Batterie gespeichert oder es wird damit Erdgas in einer Power-to-Gas-Anlage erzeugt. Die Power-to-Gas-Anlage funktioniert folgendermaßen: Mit dem Strom wird durch Elektrolyse Wasserstoff hergestellt. Der Wasserstoff wird mit Kohlendioxid versetzt und so in synthetisches Erdgas umgewandelt (Methanisierung). Dieses Gas kann nun längerfristig gespeichert werden. Je nach Bedarf wird es im Blockheizkraftwerk (BHKW) und in den Brennwertthermen der Mieter/innen in Wärme und Strom umgewandelt.

Eine Besonderheit der Anlage ist die innovative Smart Energy Technology (SET) der Firma EXYTRON. Durch den Einsatz dieser Technologie entstehen bei der Herstellung von Strom und Wärme keine Emissionen, da es sich um einen geschlossenen Systemkreislauf handelt:
Das CO2, das bei der Verbrennung im BHKW und in den Brennwertthermen frei wird, kann vollständig bei der Methanisierung eingesetzt werden. Da die Verbrennung in einer geschlossenen künstlichen CO2-O2-Atmosphäre erfolgt, werden keine Stickoxide und kein Feinstaub freigesetzt.
Die Abwärme, die bei den Prozessen (Elektrolyse und Methanisierung) entsteht, wird als Wärme bereitgestellt bzw. als Wärmequelle genutzt.

Sowohl der Strom aus der PV-Anlage und dem BHKW als auch das synthetische Gas werden direkt vor Ort verbraucht bzw. gespeichert und nicht in das öffentliche Netz eingespeist. Eine Selbstversorgung ist derzeit noch nicht möglich. Daher müssen Strom und Gas zugekauft werden.

Die SWA Energie GmbH tritt nicht nur als Dienstleister für das Wärmecontracting der Wohnanlage auf, sondern beliefert zudem etwa ein Drittel der Mietparteien über ein sogenanntes Mieterstrommodell mit dem eigenerzeugten Strom.

Vorteile für die Mieter/innen

Für die Mieter/innen ist besonders attraktiv, dass der Energiepreis pro kWh stabil blieb. Gleichzeitig ist der Wärmebedarf nach der energetischen Sanierung des Gebäudes wesentlich geringer als vorher. Die Energieeinsparung bei der Heizung beläuft sich auf rund 50 %.
Die Mietparteien, die über das Mieterstrommodell mit Strom versorgt werden, profitieren zusätzlich: Der Strompreis ist gegenüber dem Grundtarif der Stadtwerke um 2 ct/kWh günstiger.

Vorteile für Betreiber und Hauseigentümer

Die innovativen Anlagenteile ließen sich ohne großen Aufwand in die bestehende Technik einbauen. Der Großteil der eingesetzten Technik besteht aus bewährten, handelsüblichen Anlagen. Dadurch bleiben die Wartungskosten und das Ausfallrisiko überschaubar.

Ausblick

Für die Zukunft ist angedacht, die Wohnanlage komplett mit selbst erzeugtem Strom und Gas zu versorgen. Dafür sind größere Speicherkapazitäten und eine größere PV-Anlage notwendig.

Technische Details, Systembestandteile

105 kWp PV-Aufdachanlage, 67 kW Stromspeicher; 24 kW Wärmeauskoppelung (je 50 % Heizenergie und Warmwasserbereitung)
BHKW, Pufferspeicher, Wärmepumpe, Elektrolyseur (handelsübliche Modelle)
Reaktor für die Methanisierung (Eigenentwicklung)

Eingesetzte Energie gesamt: 537.953 kWh (davon PV-Anlage 150.000 kWh, Stromzukauf 246.953 kWh, Gaszukauf 141.000 kWh).
Nutzenergie gesamt: 470.000 kWh ( davon Wärme 320.000 kWh, Strom 150.000 kWh).
Tipps
  • Setzen Sie für die Heiztechnik Standardprodukte ein. Dadurch gibt es (fast) keine Probleme im Betrieb.
  • Wählen Sie eine PV-Anlage mit hoher Leistung. Dadurch ist die Technik in der Gesamtbetrachtung wirtschaftlicher.
  • Die enge Zusammenarbeit zwischen zwei städtischen Betrieben war zum großen Teil für den Erfolg verantwortlich.
Stolpersteine
  • Aufgrund der derzeitigen gesetzlichen Lage mit mehrfacher Beaufschlagung der EEG-Umlage ist das Konzept aktuell noch nicht wirtschaftlich (Stand 2019).
  • Mieterstromprojekte sind anspruchsvoll. Mit Erfahrung und rechtssicherem Geschäftsmodell können sie jedoch für alle Seiten (Wohnungsunternehmen, Contractor, Mieter/innen) große Vorteile bieten.
Auszeichnungen
  • 11/2018: Innovationspreis der deutschen Gaswirtschaft 2018, Kategorie Effiziente Energiekonzepte
    verliehen von: ASUE, BDEW, DVGW und Zukunft ERDGAS

Beispiel gemeldet:11/2019 

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