PtG als Batterie der Energiewende

© Zukunft Erdgas

Jahrelang standen fossile Brennstoffzelle und erneuerbare Energien in Konkurrenz zueinander – dies ändert sich derzeit, zumindest was den fossilen Energieträger Erdgas angeht: Viele Unternehmen haben erkannt, dass beide Branchen durchaus voneinander profitieren können. Dementsprechend thematisieren auch die großen Verbände immer häufiger die Gemeinsamkeiten, insbesondere wenn es um das Thema Energiespeicherung geht.

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Wasserstoff-Umrüstung eines Kraftwerks

Erdgas und Wasserstoff haben vieles gemeinsam, aber kann ein Gaskraftwerk auf Wasserstoff umgerüstet werden? Dieser Frage widmet sich seit diesem Sommer der Energieversorger Vattenfall. Gemeinsam mit dem niederländischen Gasinfrastrukturunternehmen Gasunie und dem norwegischen Ölkonzern Statoil soll untersucht werden, ob eine Umrüstung technisch realisierbar ist. Dafür soll einer der drei Blöcke des Gaskraftwerks Magnum bis 2023 umgebaut werden.

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Wasserstoff-Betankung in Deutschland

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Steht bereits im Showroom – der Toyota Mirai

Sind Sie schon einmal mit einem Brennstoffzellenauto gefahren? Und haben Sie schon jemals an einer Wasserstoffstation getankt? Falls ja, dürfte es Ihnen ähnlich gegangen sein wie mir: ohne eine Tankkarte der Clean Energy Partnership (CEP) läuft da nichts. Ich durfte neulich einen Toyota Mirai Probe fahren – und auch Probe tanken. Das Auto fuhr super, die Technik ist ausgereift, aber was bei mir hängen blieb, war letztlich die Frage, wie denn wohl mittelfristig die Wasserstoffbetankung geregelt werden soll.

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Japan plant Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft

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Power Exporter 9000, © Honda

Die japanische Regierung hat die Zielvorgabe ausgegeben, bis zum Jahr 2020 rund 40.000 Brennstoffzellenautos auf und 160 Wasserstofftankstellen an den Straßen zu haben. Nicht das erste Mal gibt Japan ein derartiges Entwicklungsziel vor. Das letzte liegt etwa zehn Jahre zurück, aber dieses Mal scheint die Wahrscheinlichkeit hoch zu sein, dass es auch wirklich erreicht wird

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Wasserstoff-Einlagerung unter der Erde

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Etogas-Anlage in Pilsbach, © RAG

Im österreichischen Pilsbach ist im vergangenen Herbst die europaweit erste Forschungsanlage zur Erprobung der Speicherfähigkeit von Wasserstoff in ehemaligen Erdgaslagerstätten in Betrieb gegangen. Am 5. Oktober weihte Österreichs Technologieminister Alois Stöger den Standort im Beisein der beteiligten Partner und zahlreicher Gäste im Rahmen des 4,5-Mio.-Euro-Projektes

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Gasnetz wird zum Ökostrom-Speicher

Werner Diwald, Vorstand bei Enertrag

Das deutsche Gasnetz misst über 450.000 Kilometer und kann enorme Energiemengen in Form von Erdgas speichern. Da Gas kompressibel ist, können Schwankungen sowohl auf der Angebots- als auch auf der Verbraucherseite problemlos aufgefangen werden. Eine 900-Millimeter-Gasleitung kann so viel Energie transportieren wie sechs Hochspannungsleitungen. Wasserstoff kann dem Erdgas im einstelligen Prozentbereich beigemengt werden, ohne dass dies negative Auswirkungen auf die Gasqualität oder die technischen Geräte hat. Einige Gasnetzbetreiber sind aber trotzdem nicht sonderlich begeistert von dieser Einspeisungsoption.

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Ceramic Fuel Cells mit Problemen

Frank Obernitz, CFC Deutschland, Bundesumweltminister Peter Altmaier, Dr. Roman Dudenhausen und Jeffrey Harding, Ceramic Fuel Cells (v.l.) mit BlueGen-Gerät

Während in Deutschland und auch in Großbritannien die Anstrengungen für die Vermarktung der BlueGen-Geräte intensiviert werden, beschäftigte sich die CFCL-Geschäftsführung in Australien im Herbst 2012 mit sich selbst: Kurz nach der Veröffentlichung des Finanzberichts zum dritten Quartal gab das Unternehmen eine Änderung in der Firmenleitung bekannt. Neuer Geschäftsführer ist seit dem 13. November Robert Kennett, vorheriges Mitglied des Aufsichtsrates. Der Energiefachmann, der meist kurz „Bob” gerufen wird, zählt seit dem Jahr 2006 zum Team der Australier und löst Brendan Dow als Geschäftsführer ab.

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DVGW pusht Power-to-Gas

DVGW Infografik
Speichertechnologien im Vergleich

Der Deutsche Verein des Gas- und Wasserfaches e.V. hat während der gat 2012, der 51. Gasfachlichen Aussprachetagung, ausführlich über sein Engagement im Bereich Power-to-Gas informiert. Bei dem Branchentreff, der vom 25. bis 26. September 2012 in Dresden stattfand, machte der DVGW deutlich, dass diese „Technologie zur Langfristspeicherung erneuerbarer Energien entscheidend für den Erfolg der Energiewende“ sein wird. Deswegen habe der Verein mehrere Maßnahmen initiiert, die alle auf die Erschließung dieses neuen Technologiefeldes abzielen, wie zum Beispiel die Einrichtung eines Forschungs-Cluster Power-to-Gas sowie die Anfertigung neuer Projektstudien.

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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.