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Power to Gas - Zukunftstechnologie für ein nachhaltiges Energiesystem(?)

19. November 2013, 00:00
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Das Modell „Power to Gas“ als vermeintliche Lösung und innovative Speichermöglichkeit.

Dass mithilfe von Gas Wärme und elektrischer Strom erzeugt werden kann, ist auch für den technisch Ungeschulten nichts Neues. Eine junge Technologie soll nun aber zunehmend Strom aus erneuerbaren Quellen in speicherbares Gas umwandeln. Warum das sinnvoll sein kann, diskutierten Experten und Studierende in der Auftaktveranstaltung der "Viktor Kaplan Lectures". Die Veranstaltungsreihe, die Oesterreichs Energie und die FH Technikum Wien gemeinsam organisieren, soll ein attraktives Zusatzangebot zur akademischen Ausbildung eröffnen.

Die zunehmende Nutzung von Strom aus erneuerbaren Quellen, wie Sonne und Wind, führt zu unvorhersehbaren Schwankungen in der Stromproduktion. Damit einhergehende Defizite und Überschüsse verlangen nach neuen, innovativen Speichermöglichkeiten.

Mit dem Modell "Power to Gas" stellten die beiden Gastreferenten Stephan Rieke, Vertriebsleiter der Stuttgarter Etogas GmbH, und Frank Schünemeyer vom Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) und Leiter des Hessischen Biogas-Forschungszentrums (HBFZ) in Bad Hersfeld einen zurzeit heiß diskutierten Lösungsansatz vor.

Wie funktioniert P2G?

Im P2G-Verfahren wird Strom genutzt, um Wasser durch Elektrolyse in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zu zerlegen. Ein geringer Teil des Wasserstoffs wird direkt weiterverwendet. Zum größten Teil wird er jedoch "methanisiert" – ein Prozess, für den man Kohlendioxid benötigt. Erzeugt wird in dem Verfahren jedoch lediglich Methan, der Hauptbestandteil von Erdgas,  und Wasser.

Das gespeicherte synthetische Methan lässt sich dann für die Wärmeerzeugung und den Mobilitätssektor nutzen. Nur rund ein Fünftel davon wird benötigt, um Differenzen zwischen Strom aus erneuerbaren Quellen und dem Verbrauch auszugleichen.

"P2G" als Schlüsseltechnologie

Kernvorteil des P2G-Verfahrens ist der relativ hohe Wirkungsgrad. Während der Gesamtwirkungsgrad bei der Herstellung von Treibstoff aus Biomasse weniger als 0,5 Prozent beträgt, erreicht er beim P2G-Verfahren bis zu 60 Prozent - und das ohne Nutzung der Wärme. Zudem ist das Mengenpotential herkömmlicher Biokraftstoffe beschränkt.

Im niedersächsischen Werlte hat Etogas für den Automobilhersteller Audi die weltweit größte P2G Anlage errichtet. Sie verfügt über eine Leistung von 6,3 MW und demonstriert laut Rieke "die komplette Verfahrenskette nachhaltiger erneuerbarer Langstreckenmobilität von der Windenergie zum "e-gas"- Fahrzeug".

Kurzfristiger Ausgleichsbedarf

Da erneuerbare Energiequellen, wie Sonne und Wind, keine konstante und prognostizierbare Menge an Strom liefern, werden Ausgleichsmaßnahmen benötigt. Aufgrund räumlicher Produktionsschwankungen muss die Netzstruktur ausgebaut und technisch angepasst werden. Zeitliche Produktionsschwankungen einzelner Kraftwerke verlangen nach zeitgemäßen Speichermöglichkeiten.

Zwar sind erneuerbare Energiesysteme noch im Aufbau begriffen, lokale Überschusssituationen werden jedoch schon in naher Zukunft auftreten. Schünemeyer sieht darin ein starkes Argument für die Flexibilisierung von Biogasanlagen: "Das heute energetisch genutzte Biomassepotential könnte, im Biogasbereich eingesetzt, einen großen Teil der anstehenden Aufgaben lösen", erklärte Schünemeyer.

Flexibilisierung durch P2G

Eine Möglichkeit zur Flexibilisierung von Biogasanlagen bietet die direkte Methanisierung. Im Vergleich zum oben beschriebenen P2G-Modell, wird dabei Biogas ohne vorherige Abtrennung des Kohlendioxids genutzt. Die direkte Methanisierung ist vorerst lediglich zur Erhöhung der Flexibilisierung lokaler Biogasanlagen gedacht. Ihr wird dadurch eine kurzfristige Energiespeicherung ermöglicht, die zum Ausgleich zwischen Produktion und Bedarf beiträgt.

Schünemeyer erklärte, ein aktuelles Forschungsprojekt zeige, dass sich die direkte Methanisierung auch für die Einspeisung in das Erdgasnetz eignet: "Die kontinuierliche Untersuchung der Methan-, Kohle und Wasserstoffkonzentration im Produktgas ergab einen Methangasanteil von konstant über 93 Prozent."

Kostensenkung erforderlich

Rieke und Schünemeyer mussten zugeben, dass P2G-Anlagen noch "um den Faktor Drei" zu teuer seien und das Synthesegas mit dem Preis für russisches Erdgas noch nicht konkurrieren kann. Die Technologie sei jedoch nicht ausgereift und längerfristig rechne man mit einer Halbierung der Kosten.

Barbara Schmidt, Generalsekretärin von Oesterreichs Energie, sieht P2G als wichtige Chance für die Zukunft. Derzeit seien Pumpspeicher noch die günstigste Lösung, aber Akzeptanzprobleme und die Rahmenbedingungen erschwerten deren weiteren Ausbau. Die von Oesterreichs Energie initiierte Studie "Energieinitiative der Alpenländer" zeige deutlich, dass die aktuell installierten Pumpspeicherkapazitäten schon bald überfordert sein dürften.

Mit steigenden Mengen an Überschussstrom aus Windkraft und Fotovoltaik würden auch  andere Speichertechnologien in den Fokus rücken. Laut Schmidt sei P2G, die großtechnische Reife der Technologie vorausgesetzt, daher aus Sicht von  Oesterreichs Energie eine "wichtige Ergänzung bestehender Lösungen". Vizerektor Kollmitzer von der FH Technikum Wien sekundierte: "Diese Art der Energiespeicherung könnte wirklich Zukunft haben". Außerdem könne man "mit den Pumpspeicherkraftwerken leider nicht Auto fahren". 


Den Nachbericht der Veranstaltungsreihe von Oesterreichs Energie und FH Technikum Wien finden Sie hier:
http://oesterreichsenergie.at/veranstaltungen/victor-kaplan-lectures/id-1-victor-kaplan-lecture.html

Zum Programm von Oesterreichs Energie:
http://oesterreichsenergie.at/energiepolitik/standpunkte/oesterreichs-energie-programm-2013-2018.html

  • Artikelbild
    foto: audi ag
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