KoNexus: Kläranlagen als Standorte für grünen Wasserstoff und Biomethan

Im Projekt KoNexus untersuchen Wissenschaftler*innen des Reiner Lemoine Instituts (RLI) gemeinsam mit Partnern wie Kläranlagen überschüssigen Strom aus Wind- und Solarenergie in grünen Wasserstoff und Biomethan umwandeln können. Dafür demonstriert das Projektteam an Kläranlagenstandorten in Eberswalde und Schönerlinden bei Berlin den integrierten Betrieb einer Power-to-Gas-Anlage (PtG). Die Projektergebnisse sollen helfen, die Sektorkopplung von Wasser- und Energiewirtschaft technisch, wirtschaftlich und ökologisch zu bewerten und neue Geschäftsmodelle für die Energiewende zu entwickeln.

Kläranlagen als Teil eines klimaneutralen Energiesystems

Kläranlagen bieten ideale Voraussetzungen für die Produktion grüner Gase. Sie verfügen über Wasser für Elektrolyse, erzeugen Klärgas mit biogenem CO₂ und benötigen selbst Energie und Sauerstoff für ihre Prozesse. Das Projektteam verwendet diese Ressourcen, um die Erzeugung, Speicherung und Nutzung von erneuerbarer Energie direkt auf Kläranlagen zu erproben. So entsteht ein integriertes Energiesystem, das Wasser- und Energieinfrastruktur miteinander verbindet.

Power-to-Gas und Biomethanisierung im Praxistest

Im Zentrum des Projekts steht die Umwandlung von erneuerbarem Strom in Wasserstoff durch Elektrolyse. Anschließend wird der gewonnene Wasserstoff gemeinsam mit biogenem CO₂ aus Klärgas zu Biomethan weiterverarbeitet. Das Projektteam untersucht außerdem, wie Nebenprodukte der Elektrolyse effizient genutzt werden können. Dazu gehören Sauerstoff für die Abwasserreinigung und Abwärme für betriebliche Prozesse auf der Kläranlage. Neue Steuerungs- und Regelungskonzepte sollen einen sicheren und wirtschaftlichen Langzeitbetrieb ermöglichen.

Energiesystemmodell für Wirtschaftlichkeit und Strommarktintegration

Die RLI-Expert*innen entwickeln im Projekt ein Open-Source-Energiesystemmodell, das die technischen Anlagen und die Anforderungen des Strommarktes miteinander verbindet. Sie analysieren dabei verschiedene Strompreisszenarien, Betriebsstrategien und Vermarktungswege für Wasserstoff, Biomethan, Sauerstoff und Wärme, um wirtschaftliche Potenziale von Power-to-Gas-Anlagen auf Kläranlagen zu bewerten und Optimierungsmöglichkeiten zu identifizieren.

Leitfaden für die Umsetzung weiterer Projekte

Neben der technischen Demonstration bewertet das Projektteam auch die Umweltwirkungen und das deutschlandweite Potenzial von Power-to-Gas auf Kläranlagen. Als Ergebnisse sollen Handlungsempfehlungen und ein Leitfaden zeigen, wie Kläranlagen grünen Wasserstoff und Biomethan wirtschaftlich, sicher und nachhaltig produzieren können und Betreiber*innen aus Wasser- und Energiewirtschaft bei der Umsetzung helfen.

Projektzeitraum: Juli 2026 – Januar 2030

• Demonstration einer Power-to-Gas-Anlage auf zwei Kläranlagen
• Produktion von grünem Wasserstoff durch Elektrolyse
• Umwandlung von Wasserstoff und biogenem CO₂ zu Biomethan
• Integration von Power-to-Gas in den Betrieb von Kläranlagen
• Nutzung von Sauerstoff und Abwärme aus der Elektrolyse
• Modellierung von Strommarkt- und Energiesystemszenarien
• Bewertung der Wirtschaftlichkeit von Power-to-Gas
• Entwicklung neuer Geschäftsmodelle für Wasser- und Energiewirtschaft
• Analyse des Potenzials von grünem Wasserstoff auf Kläranlagen in Deutschland
• Erstellung eines Leitfadens für die praktische Umsetzung