Mehr Windgas für mehr Klimaschutz

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Langzeitspeicher und eine Kopplung der energiewirtschaftlich relevanten Sektoren sind wichtige Voraussetzungen für eine erfolgreiche Energiewende – dies belegen diverse wissenschaftliche Studien. Einen vielversprechenden Lösungsansatz bietet die Windgastechnologie. Doch obwohl Power-to-Gas für Deutschland ein entscheidender Faktor

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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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Viessmann baut auf mikrobielle Methanerzeugung

Ulrich Schmack

Das zur Viessmann Group gehörende Unternehmen MicrobEnergy GmbH hat ein neues Konzept zur nachhaltigen Herstellung von Methan vorgestellt. Geschäftsführer Ulrich Schmack präsentierte das Verfahren, bei dem der Wasserstoff (H2) biologisch in CH4 umgewandelt wird, während der Strategiekonferenz der Deutschen Energieagentur 2012 in Berlin. Der mehrstufige Gesamtprozess nutzt Mikroorganismen, die bei Umgebungsdruck und -temperatur arbeiten, und setzt sich zusammen aus der Hydrolyse von Biomasse (Polymere) mit einer anschließenden Acidogenese der Monomere, einer Acetogenese der organischen Säuren sowie einer Methanogenese der Essigsäure.

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Wasserstoff als chemischer Energiespeicher

Wasserstoff als chemischer Speicher für eine zukünftige Energiewirtschaft – über dieses Thema haben am 8. und 9. Mai 2012 rund 150 Teilnehmer im Rahmen des Deutschen Wasserstoffkongresses diskutiert. Gastgeber in der Landesvertretung des Landes Nordrhein-Westfalen in Berlin war die EnergieAgentur.NRW, die diese Veranstaltung gemeinsam mit dem Deutschen Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Verband (DWV) organisierte.

Das Programm war weniger technisch, sondern eher energiepolitisch ausgerichtet. Dr. Frank-Michael Baumann, Geschäftsführer der EnergieAgentur.NRW, begründete dies in seiner Begrüßungsrede mit den Worten: „Wir haben bewusst den Schwenk von der Wissenschaft in die Wirtschaft vorgenommen, denn der Wasserstoff ist unserer Meinung nach mittlerweile in der Wirtschaft angekommen.“ In diesem Sinne erhielt am ersten Veranstaltungstag insbesondere die Energiewirtschaft das Wort, um aus ihrer Sicht die Bedeutung und Einsatzmöglichkeiten von Wasserstoff als Energiespeicher darzustellen.

Als erster Referent trat allerdings zunächst Jochen Flasbarth, Präsident des Umweltbundesamtes, an das Rednerpult. Dieser kam nicht umhin, vorauszuschieben, dass „das UBA gar nicht mehr so gegen Wasserstoff eingestellt ist“, wie es noch vor Jahren der Fall war. Anschließend befasste sich Flasbarth mit der Zielvorgabe, bis zum Jahr 2050 die CO2-Neutralität im Stromnetz zu erreichen. Dafür sei eine langfristige Planung notwendig: „35 % Erneuerbare-Energien-Anteil in 2020 werden sicher erreicht, vielleicht sogar 40 %.“ Für die Zeit danach werde aber die zentrale Frage sein: „Schaffen wir es, geeignete Energiespeicher zur Verfügung zu stellen?“ Wasserstoff und später dann auch Methan bescheinigte er dafür ein großes Potential: „Wir glauben, dass mit diesen chemischen Speichern die wesentlichen Engpässe in Deutschland zu meistern sind.“

Demgegenüber gab Dr. Oliver Weinmann, Geschäftsführer der Vattenfall Europe Innovation GmbH, zu bedenken: „Der Markt gibt es nicht her, dass heute in chemische Speicher investiert würde. Das wird sich auch in de nächsten zwei, drei oder vier Jahren nicht ändern.“ Er baut deswegen auf vier Säulen, um erneuerbare Energien noch besser ins Netz integrieren zu können, von denen die erste die Erweiterung des Stromnetzes ist: „Ohne Netzausbau wird es nicht gehen.“ Die zweite Säule ist für ihn die Optimierung konventioneller Technik. Als Drittes nannte Weinmann Smart Grids sowie Lastmanagement und als Viertes geeignete Energiespeicher.

Für den alten und neuen DWV-Vorsitzenden Dr. Johannes Töpler ist „Wasserstoff nicht nur ein Faktor in einer zukünftigen Energiewirtschaft, sondern auch ein Vektor, der die Richtung anzeigt, in die die Entwicklung geht“. Derzeit scheint allerdings noch offen zu sein, wann diese Zukunft Realität werden könnte. Erste Demonstrationsprojekte laufen zwar derzeit an, bis diese Technologie jedoch energiewirtschaftlich von Bedeutung werden kann, dürften noch etliche Jahre vergehen. Bis dahin müssen zunächst Elektrolyseure weiter erprobt und anschließend in entsprechender Stückzahl beziehungsweise Größe produziert werden.

Am zweiten Tag kam dann als Eröffnungsredner Udo Paschedag, der Staatssekretär im Klimaschutz- und Umweltministerium von Nordrhein-Westfalen, zu Wort, der erklärte: „Die NRW-Landesregierung ist davon überzeugt, dass Wasserstoff ein wichtiger Faktor in der künftigen Energiewirtschaft sein wird und wird deshalb die Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie weiterhin unterstützen.“ Paschedag konkretisierte auch gleich die Art dieser Unterstützung und nannte beispielsweise Steuerbefreiungen für den Strom, der zur Wasserstofferzeugung genutzt wird: „Hier bedarf es eines Marktprogramms. […] Hier muss geklotzt, nicht gekleckert werden.“ Angesichts derartiger Äußerungen zeigte sich dann auch Frank-Michael Baumann zuversichtlich, dass seine Arbeit bei der EnergieAgentur.NRW auch nach den Wahlen vom 14. Mai 2012 unverändert fortgeführt werden könne.

Insgesamt konnte der Kongress angesehen werden als geeignete Bündelung der bisherigen Ansätze zum Thema „H2 als Energiespeicher“, die im Jahr 2008 mit der VDE-Studie ihren Anfang gefunden hatten. Seitdem hat es wiederholt Workshops, Studien sowie erste Demonstrationsprojekte gegeben, die Ende 2011 in die Gründung der Plattform performing energy mündeten. Nun gilt es, die Technik und die Geschäftskonzepte so weit zu entwickeln, dass sie den Einsatz von Wasserstoff als Energiespeicher auch wirtschaftlich interessant machen. Nach Aussage von Ulrich Bünger vom LBST ist das Erreichen dieses Ziels noch vor 2025 wünschenswert.

Herstellung von Wasserstoff aus Biomasse

Ich halte das Konzept von Tetzlaff für eine Sensation – wenn es funktionieren würde.

Es besteht ja im Grunde aus 2 Teilen:

1. Die Herstellung von H2 aus Biomasse mit einem optimierten Steam-Reformer-Verfahren

2. Die Verteilung von H2 über das Gasnetz und Umwandlung beim Verbraucher (KWK vor Ort) mit BZ und BHKW

Das Konzept scheint selbst in Fachkreisen weitgehend unbekannt zu sein, wie ich bei meinen Recherchen festgestellt habe. Das Buch „Wasserstoff für alle“ hat kaum jemand wirklich gelesen, obwohl es mit wichtigen und interessanten Informationen gut gefüllt ist. Fachleute zweifeln, dass das wirklich funktioniert, obwohl Tetzlaff eigentlich nichts grundsätzlich Neues erfunden, sondern lediglich die Anlage von Güssing (Österreich) weiterentwickelt hat.

Es gibt allerdings noch zwei ungelöste Probleme:

1. Die Durchleitung von reinem H2 durch das vorhandene Gasnetz.
Dass ist für den Betrieb von BZ erforderlich, denn eine Beimischung von H2 zum Erdgas kann in der Praxis nicht funktionieren, weil man es nie schafft, beide Gase gleichzeitig zu verbrauchen.
Beim DVGW (Dr. Graf) gibt es erhebliche Vorbehalte – selbst gegen eine Erhöhung des H2-Anteils.
Es ist unklar, was wirklich geändert und umgebaut werden muss. Tetzlaff meint, dazu genügt der Austausch von Düsen bei älteren Heizkesseln. Andere meinen, dazu gehöre auch der Austausch von Ventilen, Reglern und Dichtungen sowie die Umrüstung von BHKW. Auf jeden Fall scheint eine Lösung für ältere Gasturbinen erforderlich zu sein, weil die von den Wassertropfen, die sich bei der Verbrennung bilden, beschädigt werden könnten. Deshalb wehren sich die Betreiber solcher Gasturbinen vehement gegen H2. Vielleicht wäre der Vorsatz eines Reformers, der das H2 in Methan umwandelt, eine brauchbare Lösung? Diese Kosten müsste der Gasnetzbetreiber übernehmen. Solange der Umfang und damit die Kosten nicht klar sind, wird niemand in den Bau einer H2-Fabrik investieren.

2. Die Kosten der Brennstoffzellen.
Tetzlaff meint, dass die BZ-Kosten dramatisch sinken, wenn sie in großen Stückzahlen hergestellt werden. Das erscheint glaubwürdig, denn die Konstruktion ist ja im Prinzip ziemlich einfach und lässt sich weitgehend automatisiert herstellen. Er rechnet mit <50 Euro/KW bei Stückzahlen von >100.000 Stück, was sowohl für Haushalte als auch für Autos schnell zu erreichen wäre, wenn es dafür ein Angebot gäbe. Das habe ich aber bisher nicht gefunden. Das scheint ein „Huhn-oder-Ei-Problem“ zu sein. Also müsste ein Hersteller oder Investor gefunden werden, der das in Erwartung entsprechender Stückzahl vorfinanziert.

Autor: Achim Behrenwaldt

Am 5.9.11 bearbeitet von Sven Geitmann