Forschungsbericht 2020


GREENING THE GAS
FORSCHUNGSBERICHT 2020

Der jährlich erscheinende Forschungsbericht soll die beauftragten Projekte vorstellen und den Forschungsfortschritt dokumentieren.

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DIE ÖVGW-FORSCHUNGSINITIATIVEN
IM RAHMEN DER „GREENING THE GAS“- STRATEGIE


In Folge der Pariser Klimakonferenz haben sich auch die österreichischen Bundesregierungen – zunächst mit der #mission2030 und danach im Regierungsprogramm 2020-2024 – ehrgeizige Ziele gesetzt: Ab dem Jahr 2030 soll Österreichs Strom – zumindest bilanziell – zu 100 Prozent aus erneuerbaren Quellen stammen, bis 2040 soll das gesamte Energiesystem weitestgehend dekarbonisiert sein. Die anvisierte Energiewende mit dem Ausstieg aus fossilen Energieträgern bedeutet langfristig auch das Ende für Erdgas, das in der Energielandschaft bis heute eine tragende Säule der Versorgungssicherheit darstellt.

Die Umstellung auf erneuerbare Energien wie Windenergie, Photovoltaik und Wasserkraft birgt indes ein schwerwiegendes Problem in sich: Da deren Erzeugung in hohem Maße vom Wetter und anderen naturgegebenen Faktoren abhängig ist, lässt sich eine gesicherte, zuverlässige und leistbare Energieversorgung nicht allein auf diesen alternativen Quellen aufbauen. Besonders in Perioden hohen Energiebedarfs (in den Wintermonaten) kann die Produktion die Nachfrage nicht decken, während (in den Sommermonaten) erzielte Stromüberschüsse sich aus technischen Gründen nicht speichern lassen.

Als realistische, rasch umsetzbare und wirtschaftlich vertretbare Lösung dieses Problems bietet sich die Nutzung der bestehenden Gasinfrastruktur an. Überschüssiger Strom aus den volatilen erneuerbaren Quellen kann mittels Elektrolyseverfahren zu Wasserstoff umgewandelt und als solcher – oder in einem weiteren Schritt methanisiert – in das Gasnetz eingespeist werden. Infolge dieser Sektorkopplung stehen der aus erneuerbaren Quellen gewonnenen Energie die weitverzweigten Verteil- und enormen Speicherkapazitäten der Gasinfrastruktur zur Verfügung.

Gas ist also nicht gleich Gas. Auch wenn zurzeit der Verbrauch zum überwiegenden Teil noch durch den Import von Erdgas gedeckt wird, erlangt in Österreich erzeugtes, erneuerbares Gas immer mehr an Bedeutung. Bei diesem „Grünen Gas“ handelt es sich einerseits um Biogas aus Reststoffen, das zu Biomethan veredelt eingespeist wird, und andererseits um in Power-to-Gas-Anlagen gewonnenes synthetisches Gas oder Wasserstoff.

Die Stromproduktion in Österreich ist bereits heute weitestgehend von Kohle und Öl auf Erdgas umgestellt, wodurch deutliche Einsparungen von CO2 und Schadstoffemissionen erzielt werden konnten. Nun gilt es, das fossile Erdgas Schritt für Schritt in sämtlichen Nutzungssektoren durch klimaneutrale Gase zu ersetzen. Dieses Ziel verfolgt die österreichische Gaswirtschaft mit ihrer Greening the Gas-Strategie.

 

Für die Umsetzung der Greening the Gas-Strategie ist neben der Ausgestaltung geeigneter wirtschaftlicher und rechtlicher Rahmenbedingungen eine Vielzahl technischer und sicherheitstechnischer Fragestellungen im Zusammenhang mit dem Einsatz von Biomethan, synthetischem Gas und Wasserstoff zu klären. Diese Aufgabe fällt in den Zuständigkeitsbereich der ÖVGW. Als technischer Arm der österreichischen Gaswirtschaft muss sie auf diesem Gebiet die Voraussetzungen dafür erarbeiten, dass der Energieträger Gas jene bestimmende Rolle übernehmen kann, die für das Gelingen der Energiewende nötig ist. Um diese Aufgaben bewältigen zu können, sind umfassende Maßnahmen erforderlich. In organisatorischer Hinsicht wurde ein mit diesem Thema befasster Arbeitskreis – „TAK Greening the Gas“ – eingerichtet, der koordinierende „Forschungsbeirat Gas“ geschaffen und die Ausweitung der finanziellen und personellen Ressourcen beschlossen.

Die Materie erfordert außergewöhnlich hohen Forschungsbedarf. Die ÖVGW hat dazu zwei Initiativen gestartet, die vorläufig auf 5 Jahre angelegt sind. Sie sollen grundlegende Fragestellungen klären und den Zeitplan für den schrittweisen Ersatz von Erdgas durch erneuerbare Gase festlegen. Im Anschluss daran wird man sich noch mit Detailfragen befassen müssen.

Zum Auftakt der Forschungsvorhaben im Jahr 2019 vergab die ÖVGW 7 Projekte, im Berichtsjahr 2020 folgten 9 weitere. Dabei wurden zu einigen Forschungsschwerpunkten Projekte fortgeführt, gleichzeitig aber auch neue Themenfelder adressiert.

Green Gas 4 Grids

Ziel der ÖVGW-Forschungsinitiative Green Gas 4 Grids ist die Abklärung offener Fragestellungen zur Produktion und Netzeinspeisung erneuerbarer Gase. Dies beginnt bei der effizienten Gaserzeugung und -aufbereitung und reicht bis hin zu einer allfälligen Neudefinition der Gasqualität sowie der Schaffung eines entsprechenden technischen Ordnungsrahmens im ÖVGW-Regelwerk bzw. bei der ÖVGW-Zertifizierung.

Green Gas 4 Mobility

Für den Mobilitätsbereich sollen mit Forschungsprojekten im Rahmen der Initiative Green Gas 4 Mobility die Grundlagen für den Einsatz von erneuerbaren Gasen am Verkehrssektor geschaffen werden. Grundsätzlich abzuklären ist, in welchem Ausmaß erneuerbare Gase einsetzbar und welche Möglichkeiten und Begrenzungen dabei gegeben sind.

Im Rahmen der Greening the Gas-Strategie sind unterschiedlichste Aspekte zu berücksichtigen: technische (wie Materialfragen, Verbrennungstechnik, P2G-Technologie, Gasaufbereitung oder CO2-Abtrennung), infrastrukturelle, sicherheitstechnische, volkswirtschaftliche, sozioökonomische, betriebswirtschaftliche und ökologische. Die Projekte zur Klärung der anstehenden Fragen werden daher in Zusammenarbeit mit renommierten Universitäten, Forschungseinrichtungen und Experten unterschiedlicher Disziplinen durchgeführt. Für die Forschungsvorhaben im Jahr 2020 wurden die Aufträge an folgende Partner vergeben:

  • Montanuniversität Leoben (Lehrstuhl für Thermoprozesstechnik; Lehrstuhl für Verfahrenstechnik des industriellen Umweltschutzes)
  • Technische Universität Wien (Institut für Fahrzeugantriebe & Automobiltechnik)
  • Forschung Burgenland / FH Pinkafeld (Department Energie & Umwelt)
  • BESTresearch – Bioenergy and Sustainable Technologies GmbH
  • DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH

Kooperationen auf internationaler Ebene ergänzen die heimische Expertise. Da viele der Fragestellungen nicht isoliert gelöst werden können, setzt man in der ÖVGW bei der gesamten Initiative auf europäische Zusammenarbeit und steht in engem Austausch mit den Schwesterorganisationen Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V. (DVGW) und Schweizerischer Verein des Gas- und Wasserfaches (SVGW). So bietet sich etwa durch die Kooperation mit der DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH – dem Forschungsinstitut des DVGW – die Möglichkeit, am deutschen Erfahrungspotenzial zu partizipieren.

Die ÖVGW ist auch Gründungsmitglied der im Jahr 2018 geschaffenen Forschungsplattform ERIG – European Research Institute for Gas and Energy Innovation mit Sitz in Brüssel. Hier arbeitet man mit Kollegen aus Dänemark, Deutschland, den Niederlanden, der Schweiz und der Slowakei zusammen. Ziel von ERIG ist es, durch länderübergreifende Forschung sowie den Austausch nationaler Forschungsergebnisse die Dekarbonisierung der Gasversorgung voranzutreiben und die Rolle erneuerbarer Gase im zukünftigen Energiesystem festzulegen.


DIE KAMPAGNE "ZUKUNFT GRÜNES GAS"


Um die „Greening the Gas“-Strategie einer breiteren Öffentlichkeit bekannt zu machen, wurde gemeinsam mit dem FGW – Fachverband Gas Wärme die Dachmarke „Zukunft Grünes Gas“ entwickelt. Unter diesem Motto informiert auch eine im November 2020 gestartete Kampagne, basierend auf der neuen Website www.gruenes-gas.at, mit einem Newsletter, auf Social Media-Kanälen sowie in Radiospots und PrintInseraten über Potenziale und Einsatzmöglichkeiten erneuerbarer Gase. Die Initiative verfolgt das Ziel, die Öffentlichkeit für dieses Thema zu sensibilisieren und Marktpartner ins Boot zu holen. Die Kernbotschaft lautet: Grünes Gas ist Teil der Energiewende, sichert die Energieversorgung und macht den Umstieg leistbar.

Die Energiewende in Österreich ist nur machbar, wenn alle vorhandenen Potenziale an nachhaltiger Energie genutzt werden. Kein erneuerbarer Energieträger kann allein die benötigten Energiemengen bereitstellen. Gas deckt aktuell mehr als 20 % des Gesamtenergiebedarfs und steht für 100 % Versorgungssicherheit. Diesen Energieträger zu ersetzen ist weder technisch noch wirtschaftlich möglich. Die Lösung: Anstelle von fossilem kommt Grünes Gas zum Einsatz, das für alle Anwendungsbereiche – von der Gasheizung über das Kraftwerk bis hin zur Industrieanlage – genauso geeignet ist wie Erdgas.

Die Gaswirtschaft wird also auch in Zukunft eine tragende Rolle einnehmen. Denn eine nachhaltige, sichere und leistbare Energiewende ist nur unter Einbeziehung des Energieträgers Gas möglich – wobei der Ersatz fossiler durch klimaneutrale Gase schrittweise erfolgen wird. In den kommenden Jahren will die heimische Gaswirtschaft diesen Wandel in die Praxis umsetzen – mit dem Ziel, langfristig den Gasbedarf mit aufbereitetem Biogas und klimaneutralem Wasserstoff zu decken.


FORSCHUNGSPROJEKTE 2020


FORSCHUNGSAUFTRAG
Analyse, wie Industriebrenner auf schwankende Anteile von Wasserstoff im Erdgas reagieren. Möglichkeiten zum Ausgleich dieser Schwankungen mittels Beimischung von Inertgasen.

PROJEKTPARTNER
Montanuniversität Leoben – Lehrstuhl für Thermoprozesstechnik
Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Harald Raupenstrauch

LAUFZEIT
2020

STATUS
Abgeschlossen, Endbericht – ÖVGW GF 58


FORSCHUNGSAUFTRAG
Untersuchung von Klärschlamm als Wasserstoffquelle. Darstellung der Prozesskette von Dampfvergasung und Vergleich mit weiteren Wasserstofferzeugungsmöglichkeiten.

PROJEKTPARTNER
BESTresearch – Bioenergy and Sustainable Technologies GmbH
Dr. Matthias Kuba et al.

LAUFZEIT
2020

STATUS
Abgeschlossen, Endbericht – ÖVGW GF 59


FORSCHUNGSAUFTRAG
Untersuchung der katalytischen und der biologischen Methanisierung, mit der entweder Rohbiogas oder alternativ das daraus gewonnene CO2 in ein einspeisefähiges Gas umgewandelt werden soll.

PROJEKTPARTNER
Montanuniversität Leoben – Lehrstuhl für Verfahrenstechnik des industriellen Umweltschutzes
Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Markus Lehner et al.

LAUFZEIT
2020

STATUS
Abgeschlossen, Endbericht – ÖVGW GF 60


FORSCHUNGSAUFTRAG
Markterhebung von Brennstoffzellen und Klein-KWK-Anwendungen. Lastprofilanalyse der Strom- und Gasversorgung von Wohngebäuden. Beleuchtung des Endkundennutzens von Brennstoffzellen und Klein-KWK-Anwendungen.

PROJEKTPARTNER
Forschung Burgenland – Department Energie & Umwelt
Prof. DI(FH) Dr. Christian Heschl

LAUFZEIT
2020

STATUS
Abgeschlossen, Endbericht – ÖVGW GF 61


FORSCHUNGSAUFTRAG
Darstellung und Vergleich von Treibhausgasemissionen der Biomethanproduktion mit jenen von Kompostierung und Verrottung anhand von Literaturdaten.

PROJEKTPARTNER
BESTresearch – Bioenergy and Sustainable Technologies GmbH
DI Dr. Monika Enigl et al.

LAUFZEIT
2020

STATUS
Abgeschlossen, Endbericht – ÖVGW GF 62


FORSCHUNGSAUFTRAG
Übersicht von am europäischen Markt erhältlichen CNG-Heimbetankungsanlagen und Erläuterung der rechtlichen und sicherheitstechnischen Regulierungen auf EU-Ebene. Erarbeitung von Handlungsempfehlungen für eine bessere Verbreitung von CNG-Heimbetankungsanlagen.

PROJEKTPARTNER
TU Wien – Institut für Fahrzeugantriebe & Automobiltechnik
DI Robert Rosenitsch et al.

LAUFZEIT
2020

STATUS
Abgeschlossen, Endbericht – ÖVGW GF 63


FORSCHUNGSAUFTRAG
Im Zuge des Projektes sollen die folgenden Fragen geklärt werden: Findet im Gasnetz bei unterschiedlichen Wasserstoffbeimischungen im Methan eine Entmischung der beiden Gase statt? Kommt es bei einer Direkteinspeisung von Wasserstoff ins methanbasierte Gasnetz automatisch zur Vermischung der beiden Gase?

PROJEKTPARTNER
TU Wien – Institut für Strömungsmechanik und Wärmeübertragung
Dr. F. Zonta et al.

LAUFZEIT
2020

STATUS
In Bearbeitung


FORSCHUNGSAUFTRAG
Untersuchung des Aufkommens und von Verwendungsmöglichkeiten holzbasierter Rest- und Abfallströme. U.a. Erforschung des Potenzials für die Biogasproduktion.

PROJEKTPARTNER
BESTresearch – Bioenergy and Sustainable Technologies GmbH
DI Dr. Christa Dißauer et al.

LAUFZEIT
2020-2022

STATUS
Die Arbeitspakete von 2020 sind abgeschlossen. Das Projekt läuft weiter.


FORSCHUNGSAUFTRAG
Analyse zur Verträglichkeit der Gasverteilnetzbestandteile mit Wasserstoffanteilen im Gasgemisch in Schritten bis zu 100 % (Teil A) und Erstellung von Steckbriefen zur Wasserstoffverträglichkeit von in der Gasversorgung eingesetzten Materialien und Produkten (Teil B).

PROJEKTPARTNER
DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH
Dipl.-Ing. (FH) Gert Müller-Syring et al.

LAUFZEIT
2017ff. (mit Beteiligung der ÖVGW 2019ff.)

STATUS
Kompendium Teil A: abgeschlossen
Kompendium Teil B: Die Arbeitspakete von 2020 sind abgeschlossen. Das Projekt wird fortgeführt.


VORSCHAU 2021


Simulationen von Wasserstoff-Methan-Mischungen
Fortführung Projekt 07/2020 – Analyse des Mischens und Entmischens von Wasserstoff in Methan
(Dr. Zonta, TU Wien)

Verwertungspfade von Holz
Fortführung Projekt 08/2020 – BioEcon – Innovative wood-based value chains
(DI Dr. Christa Dißauer et al., BESTresearch)

Wasserstoffverträglichkeit in Gasverteilnetzen
Fortführung Projekt 09/2020 – Kompendium Wasserstoff in Gasverteilnetzen
(DI(FH) Müller-Syring et al., DBI)


ÜBERSICHT 2019-2020


FORSCHUNGSPROJEKT 01/2019
Kostenbetrachtung der Einbindung existierender Biogasanlagen in das österreichische Gasnetz

FORSCHUNGSPROJEKT 02/2019
Entwicklung eines Standard-Konzepts für die Aufbereitung von Rohbiogas zu einem einspeisefähigen Gas

FORSCHUNGSPROJEKT 03/2019
Verbrennungstechnische und sicherheitsrelevante Anforderungen in Hinblick auf einen erhöhten Biogas- und Wasserstoffanteil im Erdgas

FORSCHUNGSPROJEKT 04/2019
Expertise für eine Einspeisung von 10 Vol.-% Wasserstoff ins österreichische Gasnetz – Kunden-Erdgasanlagen und häusliche Gasgeräte

FORSCHUNGSPROJEKT 05/2019
Kompendium Wasserstoff in Gasverteilnetzen (Beteiligung)

FORSCHUNGSPROJEKT 01/2020
Auswirkungen eines schwankenden Wasserstoffanteils im Erdgas auf die Industrie

FORSCHUNGSPROJEKT 02/2020
Produktion grüner Gase aus Klärschlamm: Fallstudie für Wasserstoff aus DFB-Dampfgaserzeugung

FORSCHUNGSPROJEKT 03/2020
Standardisierte Biogasaufbereitung und Methanisierung

FORSCHUNGSPROJEKT 04/2020
Aktuelle Technologien und Anwendungen von Brennstoffzellen und Klein-Kraft-Wärme-Kopplung für den Endkundenbereich

FORSCHUNGSPROJEKT 05/2020
Treibhausgasemissionen von Biomethan aus mikrobiologisch erzeugtem Biogas für unterschiedliche Substrate

FORSCHUNGSPROJEKT 07/2020
Analyse des Mischens und Entmischens von Wasserstoff in Methan

FORSCHUNGSPROJEKT 08/2020
BioEcon – Innovative wood-based value chains (Beteiligung)

FORSCHUNGSPROJEKT 09/2020
Kompendium Wasserstoff in Gasverteilnetzen – Fortsetzung (Beteiligung)

FORSCHUNGSPROJEKT 06/2019
Gesamtwirtschaftliche Betrachtung alternativer Antriebstechnologien mit Fokus auf den Einsatz von Erdgas-Lkw in Österreich

FORSCHUNGSPROJEKT 07/2019
Wasserstoff in der Mobilität – Recherche bezüglich existierender Vorgaben zum Einsatz von Wasserstoff als Kraftstoff für Kraftfahrzeuge

FORSCHUNGSPROJEKT 06/2020
CNG Home Refuelling Stations – Identifikation der regulatorischen Hürden