Power-to-Gas: Die CO2-neutrale Alternative

Power-to-Gas: Die CO2-neutrale Alternative

Erdgas und Erneuerbare Energien zusammen denken – das kommt momentan in der Diskussion kaum vor. Im Vordergrund stehen eher die Themen wie die Energiespeicherung in Akkus. Das Power-to-Gas-Konzept versucht das zu ändern: Für Häuser und Mobilität.

Klimaschutzziele und erneuerbare Energien: Das gehört zusammen. Doch Strom von Wind- oder Sonnenenergie ist nicht auf Knopfdruck zu haben. Das führt jedoch zu Schwankungen im Stromnetz, die keine kontinuierliche Versorgung ermöglichen. Dahingegen geht zu Spitzenzeiten mit viel Sonne und Wind wertvoller Ökostrom verloren. Damit der Anteil erneuerbarer Energien im Energiemix weiter steigen kann, braucht es Möglichkeiten, diesen in großem Umfang über einen längeren Zeitraum zu speichern. Das Power-to-Gas-Verfahren ist eine Technologie, mithilfe von überschüssigem, erneuerbarem Ökostrom regeneratives Erdgas zu erzeugen. Das so gewonnene synthetische Erdgas lässt sich problemlos im Erdgasnetz speichern und transportieren.

Eine Lösung in Sicht?

Die Erzeugung von synthetischem Erdgas mit der Power-to-Gas-Technologie schließt in Zukunft eine wichtige Lücke und lohnt sich immer dann, wenn ansonsten eine Abregelung (Abschaltung) von Stromerzeugungsanlagen, wie Wind- oder Photovoltaik-Anlagen, erfolgen müsste. Überschüssigen Strom zur Erdgaserzeugung zu nutzen, bedeutet, diesen Strom in Form von Power-to-Gas regenerativem Erdgas speicher- und regulierbar zu machen. Eine wichtige Voraussetzung für das Gelingen der Energiewende.

Power-to-Gas steht für ein Konzept, das überschüssigen Strom aus erneuerbaren Energiequellen durch das Verfahren der Elektrolyse in Wasserstoff (H2) wandelt. Dieser synthetisiert sich bei Bedarf in einem zweiten Schritt unter Verwendung von Kohlenstoffdioxid (CO2) zu Erdgas (CH4). Das regenerativ erzeugte und das konventionelle Erdgas sind chemisch identisch.

Die Nutzung von Wasserstoff oder Methan aus Power-to-Gas funktioniert systemübergreifend, das heißt die Sektoren Strom, Gas, Industrie, Wärme und Mobilität können miteinander harmonisieren. Man spricht von Sektorkopplung. Davon profitiert vor allem auch die Umwelt. Das heißt, dass das Verfahren mit Power-to-Gas regenerativ erzeugtem Ökostrom CO2-neutral ist.

Wie funktioniert Power-to-Gas?

1. Strom aus erneuerbaren Energien kann dazu genutzt werden, um per Elektrolyse Wasser in Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) zu zerlegen.

2. Wasserstoff kann bis zur Erreichung der zulässigen Konzentration direkt in die bestehende Erdgasinfrastruktur eingespeist und in dieser gespeichert und verteilt werden.

3. Wasserstoff kann zudem in dezentralen Wasserstoffspeichern gebunkert und direkt für die eigenen Bedarfe genutzt werden.

4. In einem zweiten Schritt kann Wasserstoff (H2) unter Zuführung von Kohlendioxid (CO2) in Methan (CH4), d.h. synthetisches Erdgas, umgewandelt werden. Diese Verbindung ist chemisch identisch zu konventionellem Erdgas.

5. Über die Nutzung des erneuerbar erzeugten Gases lassen sich in den jeweiligen Nutzungsbereichen, wie dem Wärme-, Strom- und Mobilitätssektor, die Treibhausgasemissionen signifikant reduzieren.

6. Besonders clever: Bei Biogas-Anlagen kann durch die Methanisierung des biogenen CO2-Anteils die produzierte Gasmenge fast verdoppelt werden.

7. Als Speicher für Methan und Wasserstoff kann die bestehende Erdgasinfrastruktur, also das Erdgasnetz, verwendet werden und wird somit zur Lösung des Speicherproblems erneuerbarer Energien.

Power-to-Gas ist also eine innovative Möglichkeit, erneuerbaren Strom zu speichern und in diversen Energiebereichen nutzbar zu machen. Power-to-Gas steht für viele Nutzungsszenarien und wird darum als Systemlösung betrachtet. Nur ein Nutzungsszenario von mehreren ist, den erzeugten Wasserstoff bzw. das synthetische Erdgas als Brennstoff für die Wärmeversorgung zu liefern. Power-to-Gas-Anlagen eignen sich in Neubauten oder komplexen Wohnanlagen, die eine dezentrale Strom- und Gasversorgung haben sollen. Die Planung sollte sinnvollerweise als Zusammenwirken mehrerer Anlagenteile einer Systemlösung erfolgen: Besonders in ländlichen Strukturen ist eine einfache dezentrale Versorgung denkbar: Denn dort können Biogasanlagen in Kombination mit anderen Erneuerbaren besonders effektiv wirken. Wegen der Methanisierung des biogenen CO2-Anteils in der Biogasanlage verdoppelt sich fast die produzierte Gasmenge.

Wirkungsgrade, Speicherung, Mobilität – lesen Sie weiter auf Seite 2.

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