Power to Gas

Power To Gas

Synthetisches Gas mit hohen Anforderungen an Qualität. Aus Wasserstoff durch Methanisierung erzeugt.

Was genau ist »Power-to-Gas« eigentlich?

Hinter »Power-to-Gas« verbirgt sich der Ansatz, Strom aus erneuerbaren Energien in die Gase Wasserstoff oder (synthetisches) Methan umzuwandeln. Diese Gase können leichter als Strom gespeichert und bei Bedarf wieder zu Strom rückgewandelt werden. Alternativ kann das Gas auch direkt verbraucht werden, z.B. um mit Brennstoffzellen Verkehrsmittel anzutreiben oder industrielle Prozesse zu unterstützen.

In beiden Fällen wird mit Strom aus erneuerbaren Energien mittels Elektrolyse gasförmiger Wasserstoff gewonnen (Power-to-Hydrogen). Über die nachgeschaltete Stufe der Methanisierung (Verbindung von Wasserstoff mit Kohlendioxid) kann dieser Wasserstoff auch in das gängigere Methangas gewandelt und im Erdgasnetz gespeichert werden. Der heutige Nutzungsgrad dieser Methode liegt jedoch nur bei rund 40 Prozent, weshalb die Methanisierung derzeit nur wenig wirtschaftlich tragfähig ist.

Das Projekt H2ORIZON fokussiert aus diesem Grund auf den Prozessschritt der Erzeugung von vielseitig verwendbarem Wasserstoff durch Nutzung regenerativer Energien, also »Power-to-Hydrogen«.

Power-to-X als Oberbegriff steht für die Umwandlung von Strom in besser speicherbare Energieformen. So wandelt Power-to-Gas eben Strom aus erneuerbaren Energien in gasförmige Stoffe wie Wasserstoff (Power-to-Hydrogen) oder Methan. Bei Power-to-Liquid wird ebenfalls Wasserstoff erzeugt. Dieser wird jedoch in einem zweiten Schritt mit CO2 in synthetische Kraftstoffe für konventionelle Verbrennungsmotoren umgewandelt. Unter Power-to-Heat versteht man die Erzeugung von Wärme unter Einsatz von Strom - so wie es beispielsweise über Wärmepumpen-Heizungen oder Elektro-Heizungen erfolgt. Und Power-to-Chemicals bezeichnet die Herstellung von Basischemikalien für die Chemie-Industrie.

Was alle Power-to-X-Konzepte auszeichnet:

Sie schaffen eine Option zur Langzeitspeicherung von erneuerbarem Strom. Und haben darüber hinaus weitere wichtige Effekte:

  • negative Regelenergie zum Ausgleich von Lastschwankungen im Netz aufgrund des steigenden Anteils Erneuerbarer Energien
  • Erhöhung des Anteils erneuerbarer Energien für bisher mit fossiler Primärenergie versorgte Anwendungen (Mobilität, Wärmeerzeugung, Chemie)
  • alternative Lösung zur Stromspeicherung im Stundenbereich

Die Methanisierung

Methanisierung beschreibt die Verwendung von elektrolytisch gewonnenem Wasserstoff zur Herstellung von synthetischem Methangas, dessen brenntechnischen Eigenschaften nahezu identisch mit denen von fossilem Erdgas sind. Es kann damit ohne Mengenbegrenzung in die Erdgasnetze eingespeist werden. Bei reinem Wasserstoff hingegen liegt die Begrenzung bei 5 bis 10 Volumen-Prozent Zuspeisung. Ein besonders reines synthetisches Erdgas zu erzeugen ist auch deshalb wichtig, weil Erdgasanwendungen in der Glas- und Keramikindustrie oder in Kraftfahrzeugen sehr hohe Anforderungen an die Erdgasqualität stellen.

Das zur Methanisierung notwendige Kohlendioxid kann aus biogenen Kohlenstoffquellen – zum Beispiel aus Biogas , Klärgas, der Biomassevergasung, Brauereien oder der Bioethanol-Industrie – herangezogen werden. Die Kombination mit Kohlendioxid aus konventionellen Kraftwerken oder industriellen Prozessen, wie beispielsweise der Zement- oder Stahlherstellung, wäre eine besonders interessante Option zur CO2-Minderung.

Die Methanisierung von Wasserstoff und Kohlendioxid läuft über den sogenannten Sabatier-Prozess als exotherme Reaktion unter Anwesenheit eines Katalysators und unter hohen Temperaturen ab. Insgesamt ist der Energieverlust von der Erzeugung bis hin zur Methanisierung jedoch derzeit noch so hoch, dass das Verfahren zumindest momentan nicht wirtschaftlich wäre, jedoch eine für die Zukunft interessante Option darstellt.