The Austrian federal government plans to reach climate neutrality by 2040. The Austrian energy sector must contribute to this target by achieving significant greenhouse gas emission reductions by exploiting the potentials of renewable and sustainable resources in Austria and by connecting/combining established infrastructure such as energy grids and storages.

Sector coupling refers to the intelligent integration of different energy branches and the linkage of technologies, energy carriers and infrastructure with the aim to provide security of supply, flexibility and cost efficiency. In their press release from 3rd of June 2020, Austrian energy associations declare sector coupling of electricity, gas and heating/cooling as a unique chance for Austria. To bring the climate and energy targets and the existing potential to reality, there are several pilot and lighthouse projects under development in Austria.

Im Project carbonATE, gefördert durch den Klima- und Energiefonds und das Bundesministerium für Klimaschutz, Umwelt Energie Mobilität, Innovation und Technologie (BMK, vormals BMvit), erarbeiten Forscher unter der Leitung der Universität für Bodenkultur gemeinsam mit, best Research, AAT Abwasser- und Abfalltechnik GmbH und EVM Energie Versorgung Margarethen am Moos

The team of researchers lead by BOKU  University of Life Sciences and Natural Resources, Vienna, collaborate with best Research, AAT Abwasser- und Abfalltechnik GmbH and EVM Energie Versorgung Margarethen am Moos within the research project CARBONATE, funded via the Climate- and Energy Fonds and the Federal Ministry Climate Action, Environment, Energy, Mobility, Innovation and Technology, with the aim to develop the concept of microbiological methanation to process carbon dioxide and hydrogen. For this methanation process the amount of gases serving as potential CO2 sources is limited due to impurities like O2 or N2 in many industrial exhaust gases. Purification technologies for CO2 are costly and energy intense. By using an enzymatic CO2 capture process, the energy demand and the costs will be reduced and “impure” gases like exhaust gases from e.g. biomass combustion or CHP-units will be applicable. Thus, these gas streams serve as alternative carbon sources and have the potential to substantially increase the exploitation of biomass for the production of energy carriers.

The EU-project „H2Future“ is funded by the „Fuel Cells and Hydrogen 2 Joint Undertaking“ of the European Commission. Project partners Verbund, Voestalpine, APG, Siemens, K1MET, TNO are concerned with the production of hydrogen from green electricity via an electrolysis plant which is directly located at the steel production plant Voestalpine in Linz, Austria. This electrolysis plant provides grid services at times of grid fluctuations due to volatile renewable electricity production. The produced hydrogen is preliminarily used for research purposes and will be further applied in the steel production process. The project deals with the options for application of hydrogen in different production process steps and is particularly focussed on the exchange of fossil gas and coal with green hydrogen.

The Austrian lighthouse project „Underground Sun Storage“ is funded by the energy research programme of the Austrian climate and energy fund. The research project is targeted at the production and storage of renewable gases in an in-situ field trial performed in an Austrian gas storage reservoir. Austria is contributing to the Europe-wide security of supply of gas because of its suitable geological prerequisites for underground gas storage reservoirs. The project makes use of hydrogen produced in a power-to-gas plant which is operated with green electricity only. Together with carbon dioxide, this hydrogen is injected into the underground gas storage reservoir which is more than 1,000 meters below ground where the gases are microbiologically converted into “renewable” methane. The renewable gas is directly stored underground and may be transported to consumers via the gas grid when required. Project partners collaborating on this unique technology RAG Austria AG, Montanuniversiät Leoben, Universität für Bodenkultur Wien, ACIB Austrian Center for Industrial Biotechnology, Johannes Keppler Universität Linz und axiom Angewandte Prozesstechnik Ges.m.b.H.

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Sektorkopplung in Österreich: Potentiale und Initiativen

Um bis 2040 Klimaneutralität in Österreich zu erreichen, wie von der Bundesregierung geplant, muss das Energiesystem durch drastische Verringerungen der Treibhausgasemissionen einen wichtigen Beitrag leisten. Dazu muss das Potential an erneuerbaren und nachhaltigen Ressourcen in Österreich gehoben sowie die vorhandene Infrastruktur (Energienetze und -speicher) durch Sektorkopplung verknüpft werden.

Sektorkopplung bedeutet intelligente Branchenintegration durch das Kombinieren und Verknüpfen von Technologien, Energieträgern und Infrastrukturen mit den Zielen die Versorgungssicherheit, Flexibilität und Kosteneffizienz stabil gewährleisten zu können. In einer Presseaussendung vom 03.06.2020, haben die österreichischen Energieverbände ein gemeinsam erarbeitetes Positionspapier mit Rahmenbedingungen zur Sektorkopplung veröffentlicht. Oesterreichs Energie und Fachverband Gas Wärme bezeichnen die Sektorkopplung von Strom, Gas und Wärme als eine einmalige Chance.

Um die Klima- und Energieziele umzusetzen sowie die vorhandenen Potentiale zu heben, gibt es in Österreich mehrere Pilot- und Leuchtturmprojekte, in denen Forschung, Energiebranche und Industrie sich zusammenschließen, um die Energiezukunft von morgen zu erarbeiten.

Im Project carbonATE, gefördert durch den Klima- und Energiefonds und das Bundesministerium für Klimaschutz, Umwelt Energie Mobilität, Innovation und Technologie (BMK, vormals BMvit), erarbeiten Forscher unter der Leitung der Universität für Bodenkultur gemeinsam mit best Research, AAT Abwasser- und Abfalltechnik GmbH und EVM Energie Versorgung Margarethen am Moos die Weiterentwicklung eines Konzeptes zur Biomethanisierung, um Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff zu verwerten. Verunreinigungen an O2 und N2 lässt das Potential an Gasen stark reduzieren. Aufreinigungstechnologien zur Gewinnung von anoxischem CO2 sind teuer und energieintensiv. Das Forschungsprojekt zielt auf einen enzymatischen Ansatz zur Abscheidung von CO2 ab und bietet somit eine Möglichkeit, CO2 günstig und energiearm aus verschiedenen Gasen wie Verbrennungsgasen zu gewinnen. Diese Technologie bietet somit ein großes Potential für die Methanisierung an Gasen an.

Das EU-Projekt „H2Future“ wird durch „Fuel Cells and Hydrogen 2 Joint Undertaking“ der EU-Kommission gefördert. In diesem Projekt setzen sich die Unternehmen Verbund, Voestalpine, APG, Siemens, K1MET, TNO mit der Produktion von Wasserstoff aus grünem Strom durch eine Wasserstoffelektrolyseanlage direkt vor Ort der Stahlproduktionsanlage Voestalpine in Linz auseinander. Diese ermöglicht es einerseits das Stromnetz bei Fluktuationen durch die schwankende Produktion von erneuerbarem Strom zu stabilisieren. Andererseits wird Wasserstoff bereitgestellt, welcher vorerst für Forschungszwecke, später zum Einsatz im Produktionsbetrieb kommt. Die Einsatzmöglichkeiten von Wasserstoff in den verschiedenen Prozessstufen der Stahlherstellung, vor allem aber den Ersatz von fossilem Gas, Koks und Kohle durch Wasserstoff bei der Herstellung von Stahl werden erforscht.

Das Forschungs- und Leuchtturmprojekt „Underground Sun Storage“, gefördert im Rahmen des Energieforschungsprogramms des österreichischen Klima- und Energiefonds, setzt auf die Produktion und Speicherung erneuerbarer Gase im Rahmen eines in-situ Feldversuchs in einer Erdgaslagerstätte. Österreich kann aufgrund seiner guten geologischen Voraussetzungen einen wesentlichen Beitrag zur Versorgungssicherheit Europas durch Energiespeicher in Form von Erdgaslagerstätten leisten. In einer mit grünem Strom betriebenen Power-to-Gas-Anlage wird Wasserstoff erzeugt, welcher danach mit Kohlenstoffdioxid in eine vorhandene (Poren‑)Erdgaslagerstätte in mehr als 1.000 Metern Tiefe eingebracht wird, wo diese mikrobiologisch zu „erneuerbarem“ Methan umgewandelt werden. Das erneuerbare Gas wird anschließend direkt in dieser Erdgaslagerstätte gespeichert und kann bei Bedarf über das Gasnetz zum Verbraucher transportiert werden. In diesem österreichischen Forschungsprojekt arbeiten RAG Austria AG, Montanuniversiät Leoben, Universität für Bodenkultur Wien, ACIB Austrian Center for Industrial Biotechnology, Johannes Keppler Universität Linz und axiom Angewandte Prozesstechnik Ges.m.b.H zusammen.

Quellen: