Ökostromspeicher: Wie Wind zu Gas wird
Power-to-Gas-Verfahren ermöglicht Langzeitspeicherung
Strom wird künftig zu einem hohen Anteil aus erneuerbaren Quellen stammen. Die wetter- und saisonbedingten Schwankungen von Wind- oder Solarstrom müssen für die bedarfsgerechte Versorgung des Verbrauchers aber ausgeglichen werden. Dazu werden passende Energiespeicherkapazitäten benötigt, sonst gehen Überschüsse verloren, die bei Flauten fehlen. Einen Ausgleich über Stunden bieten Batterien, eine Tageslänge kann etwa ein Pumpspeicherkraftwerk überbrücken. Eine Aufnahme überschüssigen Stroms über Tage und Wochen ist mit ihnen ökonomisch nicht umsetzbar oder die Speicherkapazitäten in Deutschland reichen nicht aus. Eine Lösung dieses Problems stellt das Power-to-Gas-Verfahren dar. Ökostrom wird dabei zu Wasserstoff und dann in Methan umgewandelt, das dann im gesamten Erdgasnetz gespeichert und transportiert werden kann.
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Speicherpotenzial des Erdgasnetzes
Das deutsche Erdgasnetz verfügt über rund 245.000 km Erdgasleitungen. Zusammen mit umfangreichen Gasspeichern können etwa 220.000 GWh zwischengespeichert werden. Dies entspricht einer Speicherung von mehr als 80 Tagen. Um dieses Potenzial zur Ökostromspeicherung nutzbar zu machen, kann überschüssiger Ökostrom in "erneuerbares Methan" umgewandelt und in die vorhandene Erdgasinfrastruktur eingespeist werden. Die Technik, Ökostrom-Methan herzustellen wurde vom Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) und vom Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) entwickelt. Grundsätzlich werden dabei die Wasserelektrolyse und die Methanisierung hintereinandergeschaltet.
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Wasserelektrolyse und Methanisierung
Ausgangsmaterialien für die Herstellung sind Wasser und Kohlenstoffdioxid, welche mittels Wasserelektrolyse in Wasserstoff und anschließend per Methanisierung in Methan umgewandelt werden. Der Wasserstoff als wesentliche Komponente von Erdgas kann auch direkt ins Erdgasnetz eingespeist werden. Der ins Erdgasnetz eingespeiste Anteil an Wasserstoff darf jedoch nicht zu hoch sein, damit es nicht zu Reaktionen mit dem Metall der Rohre kommt. Des Weiteren würde ein zu hoher Anteil an Wasserstoff bei bestimmten Anwendungen zu Problemen führen. Daher wird aus dem Wasserstoff durch Zugabe von Kohlenstoffdioxid (CO2) erneuerbares Methan (CH4) erzeugt, das voll kompatibel mit dem Erdgas in den Netzen ist. Das so entstandene synthetische Erdgas kann universell z. B. zur Rückverstromung, zur Wärmeerzeugung oder als Treibstoff verwendet werden.