Wind und Sonne in Erdgas speichern

Strom aus Sonne und Wind, ein mittlerweile mengenträchtiger Anteil des deutschen Energiemix, wird nur dann produziert, wenn auch die Sonne scheint und der Wind weht.

Dann allerdings kann die produzierte Strommenge auch deutlich über dem Bedarf liegen. Um die vorhandenen Kapazitäten voll nutzen zu können, muss der Überschussstrom in irgendeiner Form gespeichert werden. Der Prozess ist unter dem Schlagwort Power-to-Gas bekannt.Als aussichtsreiche Speicherform hat sich die Umwandlung des Überschussstroms über eine Wasserelektrolyse und Wasserstoff in Methan erwiesen. Ein wesentlicher Grund für die Attraktivität dieses Verfahrens ist die bereits vorhandene Speichermöglichkeit großer Gasmengen, die Strommengen aus mehreren Monaten Wind- und Sonnenstrom entsprechen, während für eine Speicherung als elektrische Energie die nötigen Speicherkapazitäten noch nicht ausgereift sind.Der Prozess vom Strom zu Erdgas ist jedoch heute jedoch noch unwirtschaftlich. An mehreren Stellen wird an einer Wirkungsgradsteigerung der Methangasproduktion durch thermische Verkettung chemischer Prozesse gearbeitet. Das vom Karlsruher Institut für Technologie KIT koordinierte 3,8-Millionen-Euro-EU-Projekt HELMETH soll zeigen, dass Wirkungsgrade über 85 Prozent möglich sind, indem Synergien zwischen vorhandenen Verfahrensschritten besser genutzt werden.  Im Rahmen von HELMETH wird ein zweistufiges Verfahren weiterentwickelt. Bei der Elektrolyse wird der Strom zunächst genutzt, um Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff zu zersetzen. Danach reagiert der Wasserstoff gemeinsam mit Kohlendioxid oder Kohlenmonoxid zu Methan, dem Hauptbestandteil von Erdgas, weiter. Der Vorteil von Methan ist, dass es in der bestehenden Erdgasinfrastruktur nahtlos eingesetzt werden kann.  Ein großes Potential liegt in der Nutzung der Prozesswärme aus der Methanisierung, um etwa den Wärmebedarf bei der Elektrolyse zu decken. Insbesondere Hochtemperaturelektrolyse bei rund 800 Grad Celsius hat thermodynamische Vorteile, die den Wirkungsgrad weiter steigern. Im Rahmen von HELMETH soll eine Demonstrationsanlage entstehen, die mit einem Wirkungsgrad von rund 85 Prozent aus erneuerbaren Energien Methan erzeugt. Parallel werden Studien zur Wirtschaftlichkeit und Klimabilanz der neuen Technologie erstellt.

Erstellt am 27.4.2014

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