Power-to-Gas: Die Nachteile erneuerbarer Energien entkräften

Vor gut einer Woche, am 26. November, hat die „Power to Gas“ Demonstrationsanlage der Thüga-Gruppe (größtes Netzwerk kommunaler Energie- und Wasserdienstleister in Deutschland) im Rahmen ihrer Inbetriebnahmephase erstmals Wasserstoff in ein Gasverteilnetz eingespeist. Dieses Ereignis nehmen wir zum Anlass, um das Thema Power–to-Gas genauer zu beleuchten.

Das Hauptproblem der erneuerbaren Energien Wind und Sonne ist einerseits ihr stark fluktuierendes Auftreten und andererseits die Tatsache, dass sie bzw. ihr Umwandlungsprodukt Strom schwer zu speichern sind. Genau diesen Tatsachen möchte die Power-to-Gas-Technologie entgegenwirken.

Power-to-Gas als Alternative zu Erdgas

Bei Power-to-Gas wird elektrische Energie (Power) dazu verwendet, mittels Wasserelektrolyse, Wasserstoff (Gas) bzw. in einem zweiten Schritt synthetisches Methan herzustellen. Das sich in unseren Gasnetzen befindliche Erdgas ist nichts anderes als Methan. Somit kann synthetisches Methan, aber auch Wasserstoff, problemlos in das herkömmliche Erdgasnetz eingespeist werden und so dazu beitragen, den Verbrauch von natürlichem Erdgas zu reduzieren. Beim Gas-Kunden angekommen, wird dieses durch die Hilfe von Sonnen- und Windenergie erzeugte Gas zum Heizen und Kochen verwendet. Im Falle erhöhter Stromnachfrage kann es durch Gaskraftwerke auch wieder in Strom umgewandelt werden.

Power-to-Gas Prozess

Überangebot im Ökostrom wird effektiv genutzt

Ein Nachteil der Wasserelektrolyse ist der sehr geringe Wirkungsgrad beim Umwandlungsprozess: Rund 20 Prozent der eingebrachten elektrischen Energie gehen bei der Umwandlung in Wasserstoff durch Abwärme verloren, nochmal so viel bei der im zweiten Schritt durchgeführten Methanisierung. Aufgrund dieser schlechten Bilanz wurde die Wasserelektrolyse in der Vergangenheit nicht im größeren Maßstab umgesetzt und die Power-to-Gas-Technologie nicht intensiver verfolgt.

Mittlerweile hat sich jedoch einiges am deutschen Strommarkt getan. Erstens gibt es inzwischen erste Ansätze zur effizienten Nutzung dieser Abwärme als Energiequelle (Projekt Helmeth). Zweitens: Durch das an bestimmten Tagen auftretende, massive Strom-Überangebot aus Windkraft- und Photovoltaikanlagen, entwickelt sich der Nachteil der Wasserelektrolyse zu einem Vorteil. Bei Überkapazitäten werden aktuell, zum Schutz der Stromnetze, Kraftwerke vom Netz genommen. Im Extremfall wird Strom sogar in Form von sogenannter „negativer Minutenreserve“ unter Bezahlung (!) an unsere Nachbarstaaten abgegeben. Dank der Power-to-Gas-Technologie kann dieser Strom zukünftig für die Wasserelektrolyse eingesetzt werden. In diesem Fall spielt dann auch der suboptimale Wirkungsgrad keine all zu große Rolle.

Power-to-Gas bringt Bewegung in die Energiebranche

Neben der Thüga-Gruppe beschäftigen sich auch andere Unternehmen intensiver mit Power-to-Gas. So errichtet die ENERTRAG AG in Kooperation mit dem Energieversorger Greenpeace Energy – Spatenstich war am 28. Oktober dieses Jahres – ein Hybridkraftwerk in Prenzlau (Brandenburg), welches zukünftig die knapp 8.000 Gaskunden von Greenpeace Energy mit dem Erdgas-Substitut versorgen wird. Auch die Sprecher der Thüga-Gruppe berichten, dass die Inbetriebnahmephase der Power-to-Gas Demonstrationsanlage planmäßig funktioniert hat und der Probebetrieb in Kürze aufgenommen wird. Der offizielle Betrieb könne demnach Anfang 2014 starten.

Das Konzept Power-to-Gas kompensiert die Schwächen erneuerbarer Energien – Fluktuation und Speicherbarkeit – und stellt eine mögliche Systemlösung für den Weg in das neue Energiezeitalter dar. Mit Spannung zu erwarten sind die ersten praktischen Erkenntnisse, welche durch einen Dauerbetrieb der verschiedenen sich im Bau befindlichen Anlagen gewonnen werden. Deutschlandweit sind aktuell über 13 Millionen mit Gas befeuerte Heizungen installiert.

Die Vorteile von Gas-Heizsystemen sind die verhältnismäßig niedrigen Investitionskosten, die moderaten Brennstoffkosten und dass sie bei der Verbrennung den niedrigsten Schadstoffausstoß aller fossilen Brennstoffe aufweisen. Würde das Gas, welches zur Befeuerung der Heizbrennwertgeräte verwendet wird, zudem über eine Power-to-Gas-Anlage unter Einsatz erneuerbarer Energien wie Wind und Sonne erzeugt werden, so wäre den auf Gas basierenden Heizsystemen ein weiterer Pluspunkt zuzuschreiben.

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