Power-to-Gas Speicher

Quelle:https://www.fenes.net/forschung/energiespeicher/themengebiete/power-to-gas-als-schwerpunktthema/

Definition und Funktionsweise

Power-to-Gas beschreibt ein Energiespeichersystem, das regenerativ erzeugte elektrische Energie in gasförmige Energieträger wie Wasserstoff oder Methan umwandelt. Diese Gase können sowohl materiell als auch energetisch zur Substitution fossiler Energieträger genutzt werden. Dabei wird die vorhandene Gasinfrastruktur genutzt, was große Speicher- und Übertragungspotenziale erschließt.

Der Prozess beginnt mit der Elektrolyse, bei der Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten wird. Der Wasserstoff kann direkt verwendet oder ins Erdgasnetz eingespeist werden. Da der Wasserstoffanteil im Erdgasnetz begrenzt ist, wird oft eine Methanisierung durchgeführt. Dabei reagiert Wasserstoff mit Kohlendioxid zu Methan, das unbegrenzt ins Gasnetz eingespeist werden kann. Das Kohlendioxid stammt aus erneuerbaren Quellen wie Biogasanlagen.

Power-to-Gas verbindet das Strom- und Gasnetz und erhöht den Anteil erneuerbarer Energien in der Energieversorgung. Besonders für die saisonale Speicherung von Energie ist diese Technologie wichtig.

Mit dem steigenden Anteil erneuerbarer Energien wird die Flexibilität des Stromsystems immer wichtiger. Power-to-Gas-Technologien bieten eine Lösung, indem sie überschüssigen Strom in speicherbares Gas umwandeln. Obwohl diese Methode derzeit noch kostspielig ist und Energieverluste verursacht, spielt sie eine zentrale Rolle bei der Versorgungssicherheit.

Einspeisung

Wasserstoff und Methan können grundsätzlich an beliebigen Punkten ins Erdgasnetz eingespeist werden. Bevorzugt wird dies jedoch an bestehenden oder neuen Gasversorgungsanlagen wie Gaswerken, Verdichterstationen und Hybridkraftwerken eingespeist, da diese bereits über die notwendige Messtechnik zur Überprüfung der eingespeisten Gasmenge verfügen. Vorteile

Vorteile

Power-to-Gas-Speicher bieten mehrere Vorteile, darunter die Bindung von CO2 durch Methanisierung. Nach der Elektrolyse wird Wasserstoff oft zu Methangas aufbereitet, wobei CO2 aus Abgasen von Kraftwerken, Biogasanlagen oder industriellen Prozessen gebunden wird. Zudem kann grüner Wasserstoff aus Elektrolyse fossilen Wasserstoff ersetzen, der von Industrien in großen Mengen benötigt wird. Dies trägt zur Reduzierung der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen bei. Power-to-Gas ist außerdem als saisonaler Langfristspeicher geeignet, um erneuerbare Energie in Zeiten der Dunkelflaute oder bei Netzüberlastung zu speichern. Durch das gut ausgebaute Erdgasnetz in Europa können große Energiemengen in Form von Gas transportiert werden, ohne den kostenintensiven Ausbau von Hochspannungsleitungen zu benötigen.

Nachteile

Allerdings haben Power-to-Gas-Speicher derzeit noch einige Nachteile. Einer der Hauptpunkte ist, dass sie als Langfristspeicher noch nicht wirtschaftlich sind, da die aktuellen Energieüberschüsse aus erneuerbaren Energien nicht ausreichen. Dennoch werden sie mit fortschreitender Energiewende zunehmend notwendig. Ein weiteres Problem sind die hohen Effizienzverluste. Bei der Elektrolyse und Methanisierung bleibt nur etwa ein Drittel der Energie bei der Rückverstromung von EE-Gas erhalten. Es gibt jedoch Ansätze zur Verbesserung, wie Kraft-Wärme-Kopplung und Abwärmenutzung. Zudem sind Power-to-Gas-Technologien momentan noch teuer. Ihre flächendeckende Nutzung ist wirtschaftlich noch nicht tragfähig, wird aber mit steigendem Anteil erneuerbarer Energien im Stromnetz zukünftig unverzichtbar sein, um die Versorgungssicherheit zu gewährleisten. Power-to-Gas in Deutschland

Power-to-Gas in Deutschland

In nahezu jedem Bundesland sind mittlerweile Power-to-Gas-Anlagen in Betrieb, die nach dem Prinzip der Sektorenkopplung arbeiten und erneuerbare Gase herstellen und speichern. Über 35 solcher Anlagen tragen besonders dazu bei, dass Deutschland in dieser zukunftsweisenden Technologie gut positioniert ist, besonders im Hinblick auf den erwarteten Anstieg des Energiebedarfs.

In einem Dokument des Deutschen Verein des Gas- und Wasserfaches (DVGW) erfahren Sie detailliert, wo Power-to-Gas-Projekte in Deutschland angesiedelt sind.

Zukunftsausblick

Power-to-Gas hat das Potenzial, künftig zur Ausbalancierung von Stromerzeugung und -nachfrage beizutragen. Neben dieser Technologie stehen auch andere flexible Optionen zur Verfügung, wie der Ausbau des Stromnetzes oder das Demand-Side-Management. Letztlich wird der Markt entscheiden, welche dieser Optionen in einer spezifischen Situation bevorzugt wird. Das im Jahr 2016 verabschiedete Gesetz zur Weiterentwicklung des Strommarktes schafft den Rahmen für einen Wettbewerb zwischen flexibler Erzeugung, flexibler Nachfrage und Speichertechnologien, um unser Energiesystem fit für den steigenden Anteil erneuerbarer Energien zu machen.

Quellen:

https://www.bmwk-energiewende.de/EWD/Redaktion/Newsletter/2017/07/Meldung/direkt-erklaert.html

https://www.dvgw.de/themen/energiewende/power-to-gas

https://www.dvgw.de/medien/dvgw/verein/energiewende/bilder/karte-power-to-gas-anlagen.pdf

https://www.fenes.net/forschung/energiespeicher/themengebiete/power-to-gas-als-schwerpunktthema/

https://www.vattenfall.de/glossar/power-to-gas