Power-to-Gas

Kryogene Energiespeicherung – Potentiale für die Energiewende

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In der Nähe von Manchester entsteht die größte kryogene Speicheranlage der Welt. Bei dieser Form der Energiespeicherung wird überschüssige Energie aus erneuerbaren Quellen in flüssiger Luft zwischengespeichert. Der Vorteil der Liquid Air Energy Storage (LAES)-Technologie ist, dass sie anders als andere großskalige Lösungen überall und in kurzer Zeit errichtet werden kann. Zudem haben die Anlagen […]

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In Dänemark entsteht die größte Windgas-Anlage Europas

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Im dänischen Hobro entsteht eine der modernsten Wasserstoffanlagen Europas: In sogenannten Power-to-Gas-Anlagen wird Wasser unter Verwendung von Windstrom in Sauerstoff und Wasserstoff aufgespalten. Der Wasserstoff kann dann gespeichert und in der Industrie oder zum Betanken von Brennstoffzellenautos verwendet werden. Am dänischen „HyBalance“-Projekt sind sechs verschiedene Unternehmen beteiligt, die auf Power-to-Gas basierende Geschäftsmodelle entwickeln wollen. Das […]

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Taugt Biogas als Stromspeicher?

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Biomethan als Energieträger für Stromspeicheranlagen: Bekanntermaßen produzieren Biogasanlagen Strom, Wärme und diverse Chemikalien wie zum Beispiel Designer-Dünger. Nach Dr. Hans Oechsner von der Universität Hohenheim sollen diese zukünftig aber auch den überschüssigen Strom von Wind- und Sonnenergieanlagen in speicherbares Biomethan umwandeln können. Im Januar wurden die neuesten Erkenntnisse des Teams von Dr. Oechsner auf den […]

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Pilotprojekt: Thüga bindet Power-to-Gas-Anlage ins Stromnetz ein

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Die Zwischenspeicherung von überschüssigem Strom aus erneuerbaren Energien ist ein ungelöstes Problem der Energiewende. Power-to-Gas-Anlagen könnten Abhilfe schaffen: Bei dieser Technologie wird Strom dazu genutzt, Wasser mittels Elektrolyse in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten. Der Wasserstoff kann dann ins Gasnetz eingespeist werden. Die Technologie ist derzeit jedoch noch nicht rentabel, da der Energieverlust bei der Umwandlung […]

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Power-to-Heat oder Power-to-Gas – die Zukunft

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Spielt Power-to-Heat oder Power-to-Gas zukünftig auf dem Speichermarkt eine größere Rolle? Aktuell stehen zwei Power-to-X-Technologien in arger Konkurrenz zueinander. Auf der einen Seite gibt es die Power-to-Heat-Technologie, kurz P2H, worunter die Erzeugung von Wärme unter Einsatz von Strom verstanden wird. Die Wärmeerzeugung erfolgt beispielsweise über Wärmepumpen-Heizungen oder Elektro-Heizungen.

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Entwicklung und Produktion CO2-neutraler synthetischer Treibstoffe aus erneuerbaren Energiequellen

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Clean Fuel Now – Durch einen CO2-Kreislauf Treibstoff für eine saubere Mobilität gewinnen Der Schweizer Verein Clean Fuel Now hat sich zum Ziel gesetzt, die Entwicklung und Produktion von CO2-neutralen, synthetischen Treibstoff aus erneuerbaren Energien zu fördern. Langfristig sollen diese neuen Treibstoffe die fossilen ersetzen. Dabei können diese synthetischen Treibstoffe nicht nur entscheidenden Einfluss auf […]

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Erdgaskraftwerke sollen zu gigantischen Stromspeichern umfunktioniert werden

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Durch nasse Verbrennung sollen Gaskraftwerke zu riesigen Stromspeichern werden – In heutiger Zeit sollen Erdgaskraftwerke, die nur noch bei akutem Strommangel eingesetzt werden, zu Stromspeichern für Überschussstrom aus Wind- und Solaranlagen werden. Wissenschaftler aus Berlin, die sich für diese Technik stark machen, benötigen hierzu nur einen Elektrolyseur. Dabei wird Wasser unter Zugabe von Strom in […]

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Sunfire: adäquater Ersatz für Benzin und Diesel

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Wenn die Menschheit einen adäquaten Ersatz für Benzin und Diesel hätte, wäre ein Großteil der Umweltproblematik gelöst. Obwohl Elektroautos auf dem Vormarsch sind und längerfristig benzin- oder dieselgetriebene Pkws ablösen, können diese jedoch Lastkraftwagen nicht ersetzen. Momentan erprobt das Dresdner Unternehmen Sunfire eine Möglichkeit, einen Ersatz für erdölbasierte Treibstoffe zu finden. So sollen aus Wasser, […]

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Künstliche Photosynthese: Licht zu Energie

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Wasserstoff kann mit Sonnenlicht produziert werden und gilt als eine der saubersten Stoffe zur Energieversorgung. Einen hoffnungsvollen Weg dorthin haben nun Schweizer Forscher aufgezeigt. Schon seit geraumer Zeit haben sie versucht, den Prozess der Photosynthese zu imitieren, wie ihn Pflanzen auf natürliche Weise nutzen. Hierbei wird durch Umwandlung von Licht chemische Energie erzeugt. Leider sind […]

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Biomüll zu Wasserstoff

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Sauberer Wasserstoff aus Biomüll

Nach Meinung von Bernd Jöst, Hayo Sieckmann und Hubertus Rau, Geschäftsführer des Unternehmens H2 Patent aus Bad Iburg, wird es noch ein paar Jahrzehnte dauern, bis Wasserstoff als Energieträger Kohle, Erdöl und Erdgas ersetzt. Bei dieser Form der Energiegewinnung bleibt nach der Nutzung von Wasserstoff lediglich Wasser übrig. Aber auch die Herstellung von Gas wird […]

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Bei Speicheranlagen, die nach dem Power-to-Gas-Prinzip funktionieren, wird Strom als Methan gespeichert. Dies ist notwendig, da viele erneuerbare Energien wie Strom aus Windkraft und Photovoltaik stark fluktuierend anfallen. Meteorologische Faktoren wie Wind und Sonne sind unstet, nur schwer kalkulierbar und ständigen Veränderungen unterworfen. Strombedarf und -produktion lassen sich nicht aufeinander abstimmen, mit der Zunahme an Möglichkeiten der alternativen Energiegewinnung braucht es daher auch mehr Speicherkapazitäten für den erneuerbaren Strom. Da Erzeugung und Verbrauch im Stromnetz immer zeitgleich erfolgen müssen, kann Strom nicht einfach dort gelagert werden.

Strom wird in Deutschland derzeit vielfach mit Hilfe von Pumpspeicherkraftwerken gespeichert. Bei einem jährlichen Verbrauch von etwa 619 TWhel/a beläuft sich die heute insgesamt vorhandene Stromspeicherkapazität in Deutschland auf nur rund 0,04 TWhel, Die Speicher könnten rein rechnerisch den kompletten Strombedarf Deutschlands also für nur weniger als eine Stunde decken, was natürlich deutlich zu wenig ist. Vom Sachverständigenrat für Umweltfragen (SRU) wird für Deutschland im Jahr 2025 bis zu 50 TWh nicht einspeisbarer Strom prognostiziert. Der Ausbau von Speichertechniken ist daher dringend erforderlich. Momentan existieren Energiereserven noch überwiegend in Form der Lagerung fossiler Brennstoffe (Kohle, Erdöl und Erdgas), die bei Bedarf in Strom umgewandelt werden und einen Verbrauch von einigen Monaten sichern können. Das Ziel der Forschung ist es, die Qualität der Speichermethoden erneuerbarer Energien langfristig anzupassen.

Das technische Prinzip von Power-to-Gas

Zur Speicherung von erneuerbaren Energien wurde eine Speichertechnik mit ausreichender Kapazität entwickelt, die wetterbedingte Stromüberschüsse langfristig aufbewahren kann. Das Verfahren nennt sich „Power-to-Gas“, da es die beiden Prozessschritte H2O-Elektrolyse und Methanisierung kombiniert. Im ersten Schritt wird mit Strom Wasserstoff erzeugt, der anschließend mit CO2 zu Methan reagiert.

Der Wechselstrom wird aus regenerativen Energiequellen über einen Transformator und einen Gleichrichter auf einen Elektrolyseur gebracht, der mittels Gleichstrom Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Zuvor wird das verwendete Trinkwasser über einen Elektrolytfilter demineralisiert. Der Elektrolyseur wird an ein Kühlsystem angeschlossen, um eine konstante Temperatur und damit einhergehend einen effizienteren Ablauf zu ermöglichen. Außerdem ist es möglich, das System für einen noch höheren Wirkungsgrad mit einem Wärmespeicher zu verbinden. Wasserstoff und Sauerstoff werden nun in einem nächsten Schritt mit Gasabscheidern separiert. Der Sauerstoff wird als Industriegas verwendet oder in die Atmosphäre entlassen, die Einsatzmöglichkeiten für Wasserstoff sind vielfältiger. Er kann etwa nach einer Methanisierung mittels Zuführung von Kohlenstoffdioxid als Erdgassubstitut (EE-Methan) in ein Erdgasnetz eingespeist werden.

Problematik der Forschung

In Demonstrationsanlagen wird das Prinzip derzeit erprobt und ein DVGW (Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches)-konformes und damit in das Erdgas-Verteilungsnetz einspeisbares SNG (Substitute Natural Gas) produziert. Das Gasnetz kann zukünftig sowohl zum Speichern als auch zum Verteilen erneuerbaren Stroms genutzt werden und so das Stromnetz entlasten. Durch gezielte Steuerung einer Power-to-Gas-Anlage kann außerdem zur Stabilisierung des Stromnetzes beigetragen und sowohl negative als auch positive Regelenergie bereitgestellt werden.

power-to-gas-forschungMomentan liegt das Problem noch bei der notwendigen hohen Dynamik des Gesamtsystems einer Power-to-Gas-Anlage – ein Schwerpunkt der heutigen Forschungsanlagen.

Bei der Umwandlung von Wasserstoff zu Methan wird CObenötigt. Bei der Entwicklung der ersten Anlage wurde das Kohlendioxid noch aus der Luft entnommen, was einen zusätzlichen Energieaufwand verursachte. Dies soll in Zukunft vermieden werden. Als CO2-Quellen für industrielle Power-to-Gas-Anlagen können Biogasanlagen, CO2 aus der Bioethanolherstellung, CO2 aus Energieprozessen (CCS oder CO2 Recycling) und CO2 aus Prozessen der chemischen Industrie genutzt werden. Eine Analyse potenzieller CO2-Quellen hinsichtlich Verfügbarkeit, Erzeugungspotenzial, Wirtschaftlichkeit und Kosten ist Gegenstand der Forschung.

Bildquelle – oben: © sommer78 / pixelio – www.pixelio.de
Bildquelle – unten: © Florian Gerlach / pixelio – www.pixelio.de

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