Technologie

Power-to-Gas kurz vor der Einsatzreife

12.02.2020 - Drei Pilotanlagen zeigen effiziente Speicherung von Energie.

Bis zum Jahr 2050 will Europa zum ersten klima­neutralen Kontinent werden. Um dieses Ziel zu erreichen, reicht es nicht aus, die Stromerzeugung auf erneuerbare Energien umzustellen – auch die Mobilität, die Wärme­erzeugung sowie alle industriellen Prozesse müssen CO2-neutral organisiert werden. „Sogar in den opti­mistischsten Szenarien erreicht der Grad der Elektri­fizierung maximal sechzig Prozent des Energie­verbrauchs. Einen großen Teil unseres Energiebedarfs werden wir also auch zukünftig nicht mit Strom, sondern mit Energieträgern wie Methan decken müssen. Allerdings werden wir diese klimaneutral produzieren“, sagt Thomas Kolb, Leiter des Engler-Bunte-Instituts (EBI) am KIT. „In drei Demonstrations­anlagen haben wir im Projekt Store&Go nach­gewiesen, dass die Tech­nologien hierfür nun ausgereift sind und für einen großflächigen Einsatz bereitstehen.“

Im EU-Forschungs­projekt Store&Go wurden ab 2016 an den drei Standorten Falkenhagen (Deutschland), Solothurn (Schweiz) und Troia (Italien) Power-to-Gas-Demonstrations­anlagen aufgebaut und betrieben, die jeweils synthetisches Erdgas (SNG) aus Wasserstoff produzierten. Dieser wurde zuvor mittels klassischer Elektrolyse­verfahren aus erneuerbarem Strom gewonnen. Bei der Methanisierung kamen drei unter­schiedliche Reaktor­konzepte zum Einsatz: Mikro­organismen, ein neuartiger Reaktor mit Mikro­strukturen und ein Waben­reaktor für die skalierbare Anwendung in Serie.

Da für die Umwandlung von Wasserstoff in SNG eine CO2-Quelle benötigt wird, wurden auch hierfür unter­schiedliche Konzepte demonstriert, beispielsweise direct air capture (DAC), bei dem CO2 direkt aus der Umgebungs­luft gewonnen wird. Alle Standorte produzierten während des Projekts hochreines SNG, das ins lokale Erdgasnetz eingespeist oder zu Flüssiggas weiter­verarbeitet wurde. Neben den unterschiedlichen Konversions­konzepten wurde damit auch das netzdienliche Potenzial der Power-to-Gas-Techno­logien demonstriert: Mit der gigantischen Speicher­kapazität des euro­päischen Gasnetzes können Schwankungen bei der Produktion von Wind- oder Solarenergie ausgeglichen werden.

Neben den Techno­logien wurden in Store&Go aber auch die unter­schiedlichen regu­latorischen Bedingungen in den drei Ländern sowie mögliche Marktmodelle betrachtet. „Es reicht nicht, der Öffent­lichkeit einfach nur eine leistungsfähige neue Technologie zur Verfügung zu stellen“, sagt Frank Graf, der Projektkoordinator bei Store&Go. „Wir haben konkrete Kosten für die Produktion von Methan aus Ökostrom ermittelt und Empfehlungen erarbeitet, wie und wo wir diese Technologien nun einführen sollten. Fragen der Versorgungs­sicherheit wurden genauso erörtert wie Anreize für private Investitionen in die Power-to-Gas-Infrastruktur.“ Um diese Fragestellungen zu bearbeiten, ist das Projekt­konsortium vielfältig aufgestellt und umfasst neben Forschungseinrichtungen und großen Industrie­unternehmen auch innovative Klein­unternehmen.

KIT / JOL

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