Power to Gas: Gas aus Wind und Sonne

Power to Gas: Gas aus Wind und Sonne

, aktualisiert 23. November 2011, 10:44 Uhr
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Fehlende Speichermedien sind noch immer ein großes Problem bei der Stromerzeugung aus Sonne oder Wind. Das "Power to Gas"-Konzept verspricht Abhilfe.

Quelle:Handelsblatt Online

Eine neue Idee elektrisiert die Energiebranche: Überschüssiger Wind- oder Solarstrom soll in Gas verwandelt und so gespeichert werden. Erste Tests mit der Power-to-Gas-Technik sind vielversprechend.

KölnBisher kam der Großteil des Erdgases über Pipelines und viele, viele tausend Kilometer nach Deutschland - aus Sibirien oder Norwegen etwa. Demnächst könnte das Gas direkt vor der deutschen Nordseeküste produziert werden. "Power to Gas" heißt das Verfahren, bei dem aus Windstrom per Elektrolyse Wasserstoff und in einem zweiten Schritt Methan hergestellt wird.

Das Thema elektrisiert die gesamte Energiebranche. Die Betreiber von Wind- oder Solarkraftanlagen hoffen, ihren überschüssigen Strom auf diesem Weg im Erdgasnetz speichern zu können, die Gaswirtschaft sieht darin ein neues Geschäftsmodell. Einige Testanlagen gibt es bereits, andere sind im Bau.

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Noch sind diese allerdings nicht wirtschaftlich. "Hier muss nicht nur die Technologie weiterentwickelt, es müssen auch die regulatorischen Randbedingungen verbessert werden", sagt Oliver Weinmann, Geschäftsführer der Vattenfall Europe Innovation. Die Konzerntochter ist an einem Wasserstoff-Pilotprojekt beteiligt. Ende Oktober ging es in Betrieb.

"Power to Gas" soll zu einem wichtigen Element der Energiewende werden. "Wenn es gelingt, genug Anlagen zu bauen, könnte dem Erdgasnetz eine wichtige Rolle in der Energieinfrastruktur der Zukunft zukommen", sagt Kirsten Brodde vom Energieversorger Greenpeace Energy. Das Unternehmen fördert Elektrolyseanlagen mit einem eigenen Tarif. Kunden zahlen 0,4 Cent pro Kilowattstunde mehr, um die neue Idee zu unterstützen.

"Derzeit gibt es keine Energiespeicher, die in großem Stil einsetzbar sind", sagt Brodde. Aber genau die sind nötig, um eine stabile Stromversorgung durch Wind- und Sonnenkraftwerke sicherzustellen. Denn bei Flaute, Wolken und nachts erzeugen sie kaum Strom, bei Sturm und im Hochsommer sogar zu viel. "Für eine effiziente Versorgung müsste die überschüssige Energie gespeichert werden, um für schwächere Zeiten vorzusorgen", sagt Kirsten Brodde.

Doch im Moment passiert öfter das Gegenteil - weil das überforderte Netz den grünen Strom nicht optimal verteilen kann. Viele Windturbinen, gerade im Norden, müssen deshalb stehen bleiben: Sie dürfen ihren Strom nicht einspeisen, weil die Leitungen überfüllt sind. 150 Gigawattstunden gingen so im vergangenen Jahr verloren, schätzt der Bundesverband Windenergie. "Ein Potenzial, das man mithilfe des Erdgasnetzes aufnehmen, weiter nutzen oder am Ende wieder rückverstromen könnte", hofft Greenpeace-Energy-Expertin Brodde.

Während das Stromnetz oft überfüllt ist, gibt es in Deutschlands Gasleitungen und Gasspeichern noch viel Platz. "Schätzungsweise sind es 23 Milliarden Kubikmeter", sagt Jürgen Lenz, Vizepräsident des Deutschen Vereins des Gas- und Wasserfachs (DVGW) "Das entspricht 230 Terawattstunden an Strom" - also mehr als einem Drittel des Jahres-Stromverbrauchs in Deutschland.


Erdgas als Treibstoff

Für die Gasbranche gilt die neue Technik als Glücksfall. "Mit dem zusätzlich einspeisten Erdgas ergeben sich ganz neue Optionen", sagt Lenz. Denn in den kommenden Jahren werden die Gasversorger Marktanteile verlieren. Häuser werden immer besser gedämmt, weniger Energie geht verloren. Der Bedarf an Erdgas könnte bis 2050 um etwa 50 Prozent sinken, schätzt das Bundesumweltministerium.

Um so energischer betreiben die Firmen ihre Feldforschung. Nach Vattenfall will auch Eon in zwei Jahren mit einer eigenen "Power to Gas"-Anlage an den Start gehen. In Österreich hat der Konzern vor wenigen Monaten einen großen Erdgasspeicher in Betrieb genommen. Hier könnte der umgewandelte Strom gelagert werden.

Doch die großen Pläne haben auch einen Haken: Zuviel Wasserstoff schadet der Qualität des Erdgases, das vor allem aus Methan besteht. "Es mindert die Brennfähigkeit", sagt Jürgen Schmid, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Windenergie und Energiesystemtechnik. Derzeit macht der Wasserstoff im Erdgas etwa fünf Prozent aus. Höher sollte der Anteil nicht werden, rät Schmid.

Gemeinsam mit dem Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung hat sein Institut deshalb das Elektrolyseverfahren erweitert. Der Wasserstoff wird mit klimaschädlichem CO2 kombiniert. Daraus entsteht synthetisches Methan, das dem natürlichen Erdgas in seinen chemischen Eigenschaften fast völlig gleicht.

In einer Anlage in Stuttgart ist das Verfahren bereits getestet worden. Nun wollen es die Forscher vermarkten und haben ein Joint-Venture mit dem Stuttgarter Unternehmen Solarfuel gegründet. Der erste Auftrag ist bereits da: Seit Oktober baut das Start-up für den Autohersteller Audi eine Anlage im Emsland. Sie soll Strom aus vier Windrädern beziehen, diesen in Wasserstoff umwandeln und anschließend mit dem CO2 aus einer Biogasanlage zu Methan mischen. Der Betriebsstart ist für 2013 geplant - parallel zur Markteinführung des aufgerüsteten Audi A3, der auch mit Erdgas fahren soll.

"Wir wollen uns an der Treibstoffproduktion für unsere Fahrzeuge beteiligen", erläutert Audi-Pressesprecher Oliver Strohbach. "Hauptinteresse aus Konzernsicht ist, klimafreundliche Mobilität anzubieten." Aus 6,3 Megawatt Strom produziert die Anlage pro Jahr 1000 Tonnen Erdgas - genug, um 1500 Fahrzeuge je 15000 Kilometer weit fortzubewegen. "Es ist allerdings ein Pilotprojekt. Gewinn machen wir damit in der ersten Phase nicht", sagt Strohbach.


Der Wirkungsgrad muss noch gesteigert werden

Das liegt nicht zuletzt an den geringen Wirkungsgraden. 20 Prozent der eingebrachten Energie gehen bei der Umwandlung in Wasserstoff durch Abwärme verloren. Die Herstellung von synthetischem Methan kostet ein weiteres Fünftel. Verstromt man das synthetische Gas wieder, bleiben nur 40 Prozent der ursprünglichen Energiemenge übrig.

"Der Wirkungsgrad kann theoretisch durch eine bessere Abwärmenutzung gesteigert werden", sagt Jürgen Schmid vom Fraunhofer-Institut. "Entsprechende Konzepte werden derzeit erprobt." So versuchen Audi und Solarfuel, mit der Wärme aus der Elektrolyse die angeschlossene Biogasanlage zu beheizen, um so die Gesamteffizienz zu erhöhen. "Dennoch bleibt auch dann festzuhalten, dass sich das Geschäft nicht wirklich lohnen würde", sagt Solarfuel-Vertriebschef Stephan Rieke. "Ohne staatliche Förderung wird die Technologie niemals zur Marktreife gelangen. Notwendig ist aus unserer Sicht ein Entgegenkommen beim Strompreis."

Ihren Strom müssen die "Power to Gas"-Anlagen nämlich zum Marktpreis kaufen. Etwa die Hälfte des Strompreises machen jedoch Förderumlagen für erneuerbare Energien und die Stromsteuer aus. "Den klassischen Pumpspeicherkraftwerken werden diese Kosten erlassen", sagt Rieke. "Hier sollte es mindestens eine Gleichbehandlung geben."

Doch das ist Zukunftsmusik. Erst seit kurzem sind Bio- und synthetisches Gas bei den Netzanschlusskosten gleichgestellt. Weitere Fördermaßnahmen sind laut Bundesnetzagentur aber nicht geplant. Und so werden wohl noch eine Menge Kubikmeter Gas aus Sibirien oder Norwegen nach Deutschland fließen, bis eines Tages tatsächlich der erste deutsche Gasherd mit Wind- oder Sonnenenergie angefeuert wird.

Quelle:  Handelsblatt Online
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