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Power-to-Gas

Die Umwandlung von Strom in Methan soll effizienter werden

Rebecca Raspe - energiezukunft.eu, 16.04.14
Ein neues EU-Forschungsprojekt könnte der Power-to-Gas-Technologie zu mehr Wirtschaftlichkeit verhelfen. Wissenschaftler arbeiten dabei an einem zweistufigen Verfahren, das Erneuerbaren-Strom über die Wasserstoffelektrolyse hinaus in Methan überführt. Das Besondere: Die Prozesswärme aus der Methanisierung wird so eingesetzt, dass sich die Effizienz des Verfahrens erhöht.

Ziel des  Helmeth genannten EU-Projekts ist es, Synergien in den bekannten Verfahrensschritten besser zu nutzen und so Wirkungsgrade von über 85 Prozent zu ermöglichen. „Im Erdgasnetz stecken Speicherkapazitäten, die Strommengen aus mehreren Monaten Wind- und Sonnenstrom entsprechen“, erklärt Dimosthenis Trimis, Wissenschaftler am Karlsruher Institut für Technologie Kit und Koordinator des EU-Projekts .

„Was wir nun brauchen sind die Technologien, um nach Bedarf zwischen den Energieträgern zu wechseln.“ Die Verknüpfung des Stromnetzes mit dem Erdgasnetz könne ein wichtiger Baustein der Energiewende in Deutschland werden, so Trimis.

Im Rahmen der Forschungsarbeiten wird ein zweistufiges Power-to-Gas-Verfahren weiterentwickelt. Bei der Elektrolyse wird der Strom zunächst genutzt, um Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff aufzuspalten. Danach lassen die Forscher den Wasserstoff mit Kohlendioxid oder Kohlenmonoxid reagieren und es entsteht Methan, der Hauptbestandteil von Erdgas.

Der Vorteil von Methan: Das Gas kann in die bestehende Erdgasinfrastruktur eingeleitet werden, ohne dass größere Umbauten nötig wären. Die Einspeisung von Wasserstoff bedarf größerer Anpassungen, da sich Energiedichte und chemische Eigenschaften des leicht flüchtigen Gases sehr  von Erdgas unterscheiden.

 „Elektrolyse und Methanisierung werden oft getrennt betrachtet und optimiert“, erklärt Trimis. Ein großes Potenzial liege in der Nutzung der Prozesswärme aus der Methanisierung, um etwa den Wärmebedarf bei der Elektrolyse zu decken. Insbesondere die Hochtemperaturelektrolyse bei rund 800 Grad Celsius bringe thermodynamische Vorteile mit sich, die den Wirkungsgrad weiter steigern könnten. Die Wissenschaftler planen eine Demonstrationsanlage, die mit einem Wirkungsgrad von rund 85 Prozent aus Erneuerbaren-Strom Methan erzeugen soll. Parallel wollen sie Studien zu den ökonomischen Rahmenbedingungen und zur Klimabilanz der neuen Technologie ausarbeiten. „Mit so hohen Wirkungsgraden würde die Power-to-Gas-Technologie einen entscheidenden Schritt hin zur Wirtschaftlichkeit machen“, so Trimis.

Das wäre wichtig, um die Technologie etablieren zu können. Das Verfahren sei bislang nicht effektiv, so das ernüchternde Urteil des Öko-Instituts. Wird das Methan aus dem Power-to-Gas-Verfahren wieder Strom zurück gewandelt, gehen rund 70 Prozent der ursprünglich gewonnenen Energie verloren. Wird das Methan als Kraftstoff genutzt, frisst die der Umwandlung immerhin noch knapp die Hälfte der Energie .

Für einsatzreif halten Experten das Verfahren zudem frühestens, wenn konventionelle Energieträger aus dem Stromsystem weitgehend verdrängt sind: „Es ist widersinnig, auf der einen Seite aus Strom einen chemischen Energieträger zu erzeugen, während auf der anderen Seite noch umfangreich Kohle und Erdgas, die ebenfalls chemische Energieträger sind, zur Stromerzeugung genutzt werden“, erklärt Lukas Emele, Wissenschaftler am Öko-Institut mit Schwerpunkt Energie und Klimaschutz. „Eine Methanisierung ist aus Klimaschutzsicht erst dann sinnvoll, wenn wir einen sehr hohen Anteil an erneuerbaren Energien in unserem Stromsystem haben.“

 

 

 

Rebecca Raspe – energiezukunft.eu

Kommentare (9)

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  • 20.04.14 - 10:14, Roger Kanzenbach

    Ich bin mir sichert, dass Power to Gas einen signifikanten Beitrag zur Energiespeicherung leisten kann und wird.

  • 22.04.14 - 10:39, Andreas Ziegert

    Meiner Meinung nach drängt sich Power-To-Gas geradezu auf.
    Wenn 85% Wirkungsgrad erreicht werden, sollte man beginnen damit eine Architektur aufzubauen, die sich nur auf temporäre Überkapazitäten im Stromnetz konzentriert.
    Wahrscheinlich wird man zusätzlich noch einen schnellen Puffer-Speicher für Strom benötigen, um einen kontinuierlichen Betrieb dieser Power-To-Gas Anlagen zu ermöglichen.
    Evtl. können Pump-Wasserspeicher oder Redox-Flow Batterien diese Pufferfunktion übernehmen.
    Generell würde ich gerne mal ein Gesamtkonzept in dieser Richtung sehen !

  • 28.07.18 - 10:18, Winfried Schmülling

    Power to Gas hat den Vorteil, dass das erzeugte Methan CO2 neutral ist: das bei der Verbrennung freigesetzte CO2 wurde bei der Erzeugung des Methan gebunden. Fossile Energieträger erhöhen den CO2-Gehalt der Atmosphäre. Also: Power to Gas macht auch jetzt schon Sinn.

  • 14.09.18 - 13:27, Wolfgang Buckl

    Habe ich richtig gelesen, dass Elektrolyse und Power to Gas getennt optimiert wurden?
    Anderseits wundert es mich nicht, ich habe schon öfter festgestellt, dass es bei Forschungsthemen an einer gesamt Betrachtung fehlt.
    Grundsätzlich halte ich das Verfahren als die Lösung für unsere Speicherprobleme.

  • 07.03.19 - 12:28, Horst Kleinert

    Strom in Methan, und nach seinem Transport vom Norden Deutschlands in den Süden wieder zu Strom. Natürlich bringt die zweifache Energieumwandlung Energieverluste mit sich. Aber da mit dieser Technik die ungeliebten, teuren und landschaftsbelastenden Monster-Stromleitungen eingespart werden können, fallen die Energieverluste kaum ins Gewicht. Optimierungen der Umwandlungstechnik sind auch nach Inbetriebnahme immer möglich. Die Zurückumwandlung des Methangases in Strom sollte auf dem Gelände der aufgelassenen AKW´s erfolgen, weil von dort alle benötigten Stromleitungen schon vorhanden sind. Alternativ kann das auch jeder örtliche Stromversorger und sogar jeder Firmeninhaber für seinen Betrieb erledigen.
    Es gibt keinen Grund, mit dem Einsatz dieses Energietransportes auch nur einen Tag länger zu warten und er sollte sicher vor dem ersten Spatenstich zum Bau der großen Stromleitungen erfolgt sein.

  • 14.03.19 - 08:15, Leiter SW

    Auf diesem Energiespeicher aufbauend, bekommt die Elektromobilität plötzlich wieder Verbrennungsmotoren: Heute schon (seit vielen Jahren) kann man 'Erdgas-Autos' kaufen. Dort wird das Erdgas komprimiert auf 200 bar flüssig in Druckflaschen als Energiespeicher verwendet.Das Reichweitenproblem und die Batterieproblematik ergeben sich hier nicht, da der Energieinhalt ca. 50 % höher, als der von Benzin ist. Es gibt momentan ca. 900 Erdgastankstellen in Deutschland, die alle in der Nähe einer Erdgasleitung liegen. D.h. die Umstellung unserer Infrastruktur wäre um ein vielfaches einfacher als bei der Batterie-Elektromobilität. Auch unsere Automobilindustrie könnte bei ihren geliebten Verbrennungsmotoren bleiben und China auf ihren Batterien sitzen bleiben und im Kongo weniger Menschen an unmenschlichen Arbeitsbedingungen sterben. - Jetzt fehlt nur noch das bißchen Politik, um das zu lenken, denn durch aussitzen wird da nichts draus. - Meinen Lokalpolitiker darauf angesprochen, war der völlig baff. Hat so etwas noch nie gehört. Ich beanspruche hier wirklich nicht, Neues zu verbreiten. Beschämend wie wenig zumindest dieser Politiker von dem Thema Ahnung hatte. Vielleicht mal ein bißchen Nachhilfe nötig nicht nur in Sachen 'Digitalisierung'.
    LG

  • 05.06.19 - 22:57, Dr.H.Büchs

    Batterieelektrische Antriebe im Pkw sind unter wirkunggradtechnischen Gesichtspunkten unschlagbar. Die Weiterentwicklung der Batterien wird bestehende Probleme lösen.
    Die Umwandlung von elektrischer Energie in Wasserstoff und danach in Methan ist trotzdem notwendig,weil wir CO2 der Atmosphäre entnehmen müssen um die Erderwärmung zu minimieren. Aus dem Methan lassen sich viele brauchbare Sachen machen.

  • 22.09.19 - 21:52, Dieter Thieme

    Die Methanisierung scheint mir bei Steigerung des Wirkungsgrades die Lösung des Speicherproblems für die Energeigewinnung aus natürlichen Quellen zu sein. An der technologischen Lösung sollte jetzt mit aller Kraft gearbeitet werden. - Zum E-Auto mit Batteriespeicher bin ich der Meinung, dass das ein Nischenprodukt wird. Ich habe an Hand der vorhandenen Daten von E-Autos mal gerechnet. Da kommt man zu Zahlen, die nachdenklich machen. Der Begriff der Verfügbarkeit fehlt bei allen Betrachtungen. Betrachtet man nur die Betriebszeit des Fahrzeuges, so kommt man zum Ergebnis, dass das E-Auto zeitlich gesehen länger an der Ladestation hängt, als es fährt. Ich habe da mit 11kW Ladeleistung und einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 80... 100 km/h gerechnet.

  • 17.04.20 - 19:42, Justus Limbart

    Könnte man nicht einfach bewährte Erdgastanks in den e-autos verbauen, die als rangeextender für die brennstoffzelle dienen statt wasserstoff? Einige brennstoffzellen laufen doch auch mit methan...

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