Power-to-Gas macht Strom günstiger

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(Quelle: Greenpeace Energy)

Greenpeace Energy hat im August 2015 eine neue Studie vorgestellt, gemäß der „Windgas“ (mit Hilfe von überschüssigem Strom aus erneuerbaren Energien erzeugtes Gas – Wasserstoff oder Methan) zur Stabilisierung der Energiewende beitragen kann. Der auf den 97 Seiten angefertigte Vergleich einer künftigen

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Power-to-Gas – Mikroben sollen Kosten senken

Anlage Allendorf
PtG-Anlage in Allendorf (Quelle: Viessmann)

Mikroorganismen sind flexibler als herkömmliche Katalysatoren, und das von ihnen erzeugte Methan ist relativ rein. Zudem sinken die Investitionskosten für Power-to-Gas-Anlagen, wenn Transformatoren und Strom- sowie Gasnetzanschlüsse bereits vorhandener Biogas- und Klärgasanlagen genutzt werden können. Es gibt allerdings noch Forschungsbedarf in diesem Bereich, auch bei der neu gebauten PtG-Anlage von Viessmann, die in Allendorf seit Mitte März 2015 ins öffentliche Gasnetz einspeist.

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Windkraft treibt Gasfahrzeuge an

PtG-Audi-Werlte
PtG-Audi-Werlte
Audi startet PtG-Anlage in Werlte (Foto: Audi)

Im niedersächsischen Werlte ist am 26. Juni 2013 eine neue Power-to-Gas-Anlage eingeweiht worden. Die vom Stuttgarter Anlagenbauer Etogas GmbH installierte Fabrik verfügt über eine elektrische Eingangsleistung von 6 Megawatt und ist damit die bisher größte ihrer Art. Jährlich kann sie 3 Mio. Kubikmeter synthetisches Methan erzeugen, nach Angaben des Bauherrn Audi ausreichend Treibstoff für rund 22,5 Mio. Kilometer mit Erdgasfahrzeugen.

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Erdgas-Versorgungsnetze als Wasserstoffspeicher

Der Ausbau der erneuerbaren Energien erfordert einen zielgerichteten Ausbau des Stromnetzes und außerdem neue Möglichkeiten zur Speicherung von volatil verfügbarem Strom. Eine Option für die Zwischenspeicherung elektrischer Energie ist Erzeugung von Wasserstoff mit anschließender Speicherung beispielsweise im Erdgasnetz.
Der größte Anteil von erneuerbaren Energien im Strommix entfällt derzeit auf Windkraft. Der durch Windenergieanlagen (WEA) bereitgestellte Stromanteil belief sich im Jahr 2009 in Deutschland auf 7,58 % des Bruttostromverbrauches, was einer Energiemenge von etwa 40 TWh entspricht (installierte Leistung: 26 GW). Darüber hinaus sind zurzeit 32 Offshore-Windpark-Projekte mit einer Gesamtleistung von 27 GW an den Küstenregionen der deutschen Nord- und Ostsee geplant. Weiterhin werden durch technisch sinnvolle und politisch unterstützte Maßnahmen (Repowering) zusätzliche Kapazitätssteigerungen erwartet. Ähnlich verhält es sich zukünftig mit Solarstrom aus Photovoltaikanlagen, deren installierte Leistung 2009 rund 9,8 GW betrug und stetig weiter wächst.
Die Volatilität von Windenergie und Photovoltaik stellt hohe Anforderungen an das Stromnetz, die nicht allein durch Netzausbaumaßnahmen und intelligentes Lastmanagement erfüllt werden können. Die Schaffung und Einbindung großer Speicherkapazitäten für elektrische Energie sind daher dringend erforderlich. Andernfalls wäre perspektivisch der Lastabwurf von WEA und zukünftig auch Photovoltaikanlagen die verbleibende Möglichkeit, um in Phasen hoher Stromproduktion weiterhin die Netzstabilität zu gewährleisten. Dieser Weg ist aber weder sinnvoll noch politisch akzeptiert.
Überschusswindenergie, deren Einspeisung in die Stromnetze aufgrund fehlender Kapazitäten nicht möglich ist, kann chemisch in gasförmigen Brennstoffen gespeichert werden. Beispielsweise kann Wasserstoff per Elektrolyse erzeugt und anschließend in Erdgastransport- beziehungsweise -versorgungsnetze eingespeist oder in Kavernen gespeichert werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, den erzeugten Wasserstoff vor der Einspeisung zu methanisieren. Diese Umwandlung ist zwar mit Verlusten behaftet, offeriert aber die Möglichkeit zur Weiterverwertung von Kohlenstoffdioxid (z.B. aus Kraftwerks- oder Biogasanlagen) im Methanisierungsprozess.
Grundsätzlich bietet die Einspeisung von regenerativ erzeugtem Strom in das Erdgasnetz enorme Energiespeichermöglichkeiten und befördert die Konvergenz der Energieinfrastrukturen Strom- und Gasnetz im Sinne von Smart Grids. Nach Abschätzungen des Fraunhofer Instituts für Windenergie und Energiesystemtechnik werden bis 2050 Speicherkapazitäten für die überschüssige Energie in der Größenordnung von 20 bis 50 TWh benötigt. Die heutigen deutschen Speicherkapazitäten für Elektroenergie belaufen sich allerdings nur auf 0,04 TWh und werden fast ausschließlich durch Pumpspeicherkraftwerke dargestellt. Im Erdgasnetz ist bereits heute eine Speicherkapazität von 220 TWh vorhanden.