Pilotprojekt zeigt: Power-to-Gas lässt sich in Stromnetze integrieren

Pilotprojekt zeigt: Power-to-Gas lässt sich in Stromnetze integrieren

von Angela Schmid

Ein Projekt in Frankfurt zeigt: Strom als Gas zu speichern funktioniert mit der richtigen Steuerung problemlos.

Viele Energieexperten setzen große Hoffnungen in Power-to-Gas (PtG oder P2G, eine Technologie, bei der Solar- und Windenergie genutzt werden, um Wasserstoff aus Wasser zu lösen und in das Gasnetz einzuspeichern). Doch die Energieverluste durch die Umwandlung machen P2G derzeit kaum rentabel.

Mit der intelligenten Vernetzung (Smart Grid) von Erzeugern, Speichern und Verbrauchern könnte sich dies ändern. Die Stadtwerkegruppe Thüga hat dershalb getestet, ob sich das Gas aus ungenutzer erneuerbarer Energie effizienter nutzen lässt, wenn es Teil eines solchen Smart Grids wird. Und der Vorstand zeigt sich sehr zufrieden: "Mit der Einbindung unserer Power-to-Gas-Anlage in ein virtuelles Smart Grid ist ein entscheidender Test bestanden", erklärt Thomas Pätzold, technischer Vorstand der WEMAG AG.

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Für gut vier Wochen testete die Thüga – zu der neben der WEMA zwölf weitere Partner gehören - wie sich die PtG-Anlage in Frankfurt einer zunehmend von erneuerbaren Energien geprägten Energielandschaft verhält. Dafür wurde die PtG-Anlage mit einem Wind- und Solarpark sowie einem Blockheizkraftwerk (BHKW) in einem virtuellen Smart Grid zusammen geschaltet. Das bedeutet: Die Anlagen sind real und in Echtzeit an unterschiedlichen Standorten gelaufen. Zusammengeschaltet wurden die Anlagen nicht physikalisch innerhalb eines Netzes, sondern virtuell in einer Computersimulation.

Wurde mehr Strom produziert als benötigt, produzierte die P2G-Anlage damit Wasserstoff und speiste diesen ein. Konnten die Erneuerbaren der Stromnachfrage nicht nachkommen, nutzte das angeschlossene Blockheizkraftwerk die gespeicherte Energie zur Rückverstromung.

Dieser Prozess erfolgte automatisch durch die intelligente Steuerungssoftware, die dafür vom Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme entwickelt wurde. „Dieses Ergebnis ist entscheidend, um die Strom-zu-Gas-Technologie zur Speicherung größerer Energiemengen einzusetzen, denn sie erfüllt ihren Zweck erst dann, wenn sie automatisch auf sich ständig ändernde Bedingungen in der Erzeugung und beim Verbrauch reagiert“, erklärt Michael Riechel, Vorsitzender des Thüga-Vorstands.

Der Speicherbedarf wächstDie Integration des stetig wachsenden Anteils an Wind- und Sonnenenergie in die bestehende Stromversorgung sei gegenwärtig schwierig, auch da deren Einspeisung fluktuiere. Riechel: „Aktuell muss der Überschussstrom zunehmend abgeregelt werden, da nicht genügend Speicher vorhanden sind. Nur mit ausreichend intelligenten Speichersystemen für regenerativen Strom kann die Energiewende gelingen.“ Nach einer Analyse der Thüga könnte der Speicherbedarf 2020 bei 17 Terawattstunden (TWh) und 2050 bereits bei 50 TWh liegen. „Unsere Gasverteilnetze könnten somit die Batterie der Zukunft sein“, ist Riechel überzeugt. Das Gas könnte nicht nur in Kraftwerken, sondern auch für Heizungen genutzt werden.

Ohne staatliche Investitionszuschüsse geht es aber noch nicht. Die Demonstrationsanlage der Thüga PtG-Projektplattform wird vom hessischen Ministerium für Wirtschaft, Energie, Verkehr und Landesentwicklung sowie der Europäischen Union gefördert. Doch der Beweis ist erbracht, "dass die Power-to-Gas -Technologie Unterschiede zwischen Stromerzeugung und -verbrauch intelligent aussteuern kann und das bis auf die Minute genau", fasst WEMAG-Technikvorstand Thomas Pätzold zusammen.

Nun müssen künftig die Umwandlungsverluste noch weiter reduziert werden. Bei einem Elektrolyse-Wirkungsgrad von knapp 80 Prozent – wie der bei der Thüga-Anlage - ist nach einer anschließenden Rückverstromung schon rund die Hälfte der Energie verlorengegangen. Und Wasserstoff lässt sich nicht unbegrenzt ins Gasnetz einspeisen - dazu müsste man aus Wasserstoff Methan gewinnen, was die Umwandlungsverlust noch weiter vergrößert. Ob sich das dennoch rechnen könnte, testet Audi derzeit in einer eigenen Anlage.

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