Zukunft Energie  

15. Mai 2014

Positive Wandlung: Wirkungsgrade von Power-to-gas werden immer höher

Möglichst viel Windenergie festhalten und umwandeln: Das Ziel bei Power-to-gas ist ein hoher Wirkungsgrad | Bild: photocase / una.knipsolina

Möglichst viel Windenergie festhalten und umwandeln: Das Ziel bei Power-to-gas ist ein hoher Wirkungsgrad | Bild: photocase / una.knipsolina

 

Wohin nur mit überschüssigem Ökostrom, der aus erneuerbaren Energien erzeugt wird? Denn Fakt ist: Die Energiewende führt zumindest teilweise zu einem großen Stromüberfluss. Nämlich dann, wenn in windstarken Zeiten mehr Strom durch Windenergie produziert wird als wir zugleich benötigen. Dieser lässt sich bislang noch schwer speichern und geht somit verloren. Wissenschaftler forschen deshalb seit Längerem an diversen Methoden, möglichst viel dieses Stroms zu speichern.

Herausforderung: Power-to-gas muss wirtschaftlich werden

Ein Problem wird sein, dass die zukünftigen Speichermöglichkeiten von Strom, zum Beispiel in Pumpwasserspeichern, für die benötigte Menge niemals ausreichen können, da diese nur begrenzt ausbaufähig sind. Ein weiterer vielversprechender Ansatz ist deshalb die Power-to-gas Methode.

Dabei wird der überschüssige Strom vorübergehend in Gas umgewandelt. Dieses lässt sich bei Bedarf wieder in Strom zurückverwandeln, zum Beispiel bei einer Windflaute. Über diese Methode haben wir bereits berichtet. Bislang war Power-to-gas relativ unwirtschaftlich, da im Umwandlungsprozess noch zu viel Energie verloren ging. Das im April 2014 begonnene EU-Projekt HELMETH soll dies nun ändern. Innerhalb der dreijährigen Laufzeit soll der Wirkungsgrad signifikant gesteigert werden.

Das Power-to-gas Projekt HELMETH

Die Vorteile des neuen 3,8-Millionen-Euro-Projekts liegen in der besseren Ausnutzung vorhandener Kapazitäten. Dies funktioniert durch eine Art Kreislauf: Den Ökostrom, den die Windkraftanlagen im Überfluss produzieren, leitet man in sogenannte Elektrolyse-Anlagen um. Dort dient er zur Aufspaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff. Für diesen Prozess wird Wärme benötigt. Je mehr Wärme eingesetzt wird, umso effizienter ist die Aufspaltung. Der Clou ist nun: Auch bei der anschließenden Herstellung des Methangases, der sogenannten Methanisierung, entsteht nebenbei Wärme. Diese Wärme wird beim Projekt HELMETH nun wieder der Elektrolyse zugeführt. Hier unterstützt sie zusätzlich die Effizienz der Aufspaltung. Dieser Vorgang lässt die Methode deutlich wirtschaftlicher werden, denn so verspricht sie Wirkungsgrade von über 85 Prozent. Bislang gingen noch rund 30 Prozent der umgewandelten Energie verloren, bald könnten es 15 Prozent und weniger sein.

 Kein Ausbau des Stromnetzes nötig

Ein weiterer Vorteil von Power-to-gas ist, dass das vorhandene Gasnetz in Deutschland mit seinen rund 400.000 Kilometern rund zehnmal so viel Energie umfasst und transportieren kann wie Hochspannungsleitungen. In Zahlen entspricht dies einem Umfang von 200 Terrawattstunden und somit der Sicherstellung des Stromverbrauchs von mehreren Monaten. Zum Vergleich: Die Speicherkapazität des Stromnetzes beträgt nur 0,04 Terrawattstunden. Die Möglichkeit, den überschüssigen Strom in Gas umzuwandeln und so zu transportieren, würde also gleichzeitig bedeuten, dass kein weiterer Ausbau des Stromnetzes notwendig ist, um diesen auch in den letzten Winkel des Binnenlandes zu transportieren.

Neben anderen Speicherprojekten ist diese Umwandlungsform des Power-to-gas-Prinzips somit ein vielversprechender Ansatz und könnte zu einer entscheidenden Stütze der Energiewende in Deutschland werden. Gerade eben deshalb, weil andere Speichermöglichkeiten den Bau teurer Leitungen, Batterieparks, unterirdischer Kavernen oder Speicherseen voraussetzen. Das Windenergie-zu-Gas-Prinzip benötigt hingegen lediglich eine Elektrolyse-Anlage.

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