Neuer Stromspeicher erneuerbares Methan

Der Ausbau von regenerativen Energiequellen schreitet ungehindert voran. Vor allem die Windparks an den Küsten von Nord- und Ostsee werden in den nächsten Jahren den Anteil von Windstrom am gesamten Energiemix deutlich erhöhen. Allerdings: Der Strom wird nicht immer dann gebraucht, wenn gerade der Wind kräftig weht. Und: Die Energie wird vor allem in Süddeutschland benötigt – die Windparks stehen aber im Norden. Es fehlen schlichtweg die Leitungen für den Energie-Transport.

Der Bundesverband Windenergie beklagt, dass wegen mangelnder Übertragungskapazitäten manche Windanlagen in Schleswig-Holstein bis zu 40 Prozent der Zeit stillstehen – obwohl der Wind mitunter kräftig weht. Was also machen mit dem überschüssigen Windstrom? Stuttgarter Tüftler nutzen diese Energie, um künstliches Methan für erdgasbetriebene Autos zu erzeugen.

Ökostrom wird im Methan zwischengespeichert

Das Methan, das hier in den Tank des Autos verschwindet, ist etwas Besonderes. Es wird nämlich am Zentrum für Solare Wasserstoffforschung (ZSW) in Stuttgart künstlich hergestellt. Die Zutaten dafür bestehen aus dem Treibhausgas Kohlendioxid und aus Wasserstoff, das aus aufbereitetem Leitungswasser gewonnen wird. Der Strom, der für die einzelnen Prozessschritte bei der Gasproduktion nötig ist, stammt aus erneuerbaren Energiequellen. Der überschüssige Strom aus Windkraft ist der eigentliche Grund, warum die Chemiker am ZSW in Stuttgart das Methan überhaupt künstlich herstellen. Denn es geht ihnen darum, Ökostrom, der gerade nicht gebraucht wird, in Form von Methan zwischenzuspeichern. Für den Chemiker Marc-Simon Löffler könnte dies ein Weg in die mobile Zukunft sein.

Denn die Netze sind überlastet

Nach Angaben des Bundesverbandes Windenergie (BWE) wurden allein im Jahr 2010 rund 150 Gigawattstunden regenerativ erzeugter Strom wegen Überlastung der Netze nicht genutzt – das entspricht dem jährlichen Strombedarf von 37 500 Haushalten. Stünde diese Strommenge den Tüftlern am ZSW in Stuttgart zur Verfügung, um damit ihren Methan-Ersatz für Erdgas-Fahzeuge zu gewinnen, könnten sie 300 000 Tankfüllungen für ihr Dienstauto herstellen. Dieses Methan ließe sich aber auch auf anderem Wege nutzen.

Die Nutzung des Gases ist vielfältig

Zunächst einmal wird das Methan ins Gasnetz eingespeist; das Gasnetz dient als Speichermöglichkeit für das erzeugte Methan. Das Methan kann dann entweder zum Heizen genutzt werden oder in Brennwertkesseln in Haushalten. Man kann es auch nutzen, um Erdgasfahrzeuge zu betanken; man kann’s aber auch nutzen zur Stromerzeugung – das heißt, in Gas- oder Blockheizkraftwerken.

Methan aus erneuerbaren Energien so funktioniert es:

Das Erdgasnetz als Zwischenspeicher für jene Energie, die bei der Produktion von Ökostrom anfällt. Das klingt zunächst fremd, aber bislang fehlen Lösungen, durch die der Überschuss an Wind- und Sonnenstrom längerfristig gespeichert werden könnte. Batterien und Pumpspeicherkraftwerke taugen allenfalls als Kurzzeitlösung.

Pumpspeicherkraftwerke sind Speicherkraftwerke, die typischerweise im Stunden- und Tagesrhythmus genutzt werden. Die Methangas-Speicherung zielt aber im Wesentlichen darauf ab Energie Wochen, Monate oder gar saisonal zu speichern.

5000-mal mehr Speicherkapazität

Künstlich erzeugtes Erdgas als Langzeitspeicher, immer abrufbar, wenn Energie benötigt wird. Und das Speichervolumen des Erdgasnetzes in Deutschland ist immens: Es kann mehr als 5 000-mal so viel Energie speichern wie das häufig überlastete Stromnetz. Und auch beim Energietransport über viele hundert oder gar tausend Kilometer ist das Gasnetz dem Stromnetz deutlich überlegen.

Ein Energieferntransport ist nicht nur möglich über Stromnetze – also Hochspannungsübertragungen, Gleichstromübertragungen – sondern auch in Form von Pipeline-Systemen und was da auch interessant ist sind die Übertragungskapazitäten: Eine Übertragungskapazität im elektrischen Leitungsnetz ist normalerweise bis zu einem Gigawatt, was allerdings über das Pipelinesysteme transportieren werden kann bewegt sich in Regionen bis zu 20 bis 30 Gigawatt.

Über eine Erdgas-Pipeline könnte 20- bis 30-mal mehr Energie transportiert werden als über das Stromnetz. Dennoch hat die Produktion von künstlichem Erdgas nach dem Stuttgarter Modell einen Haken. Und das ist die energieaufwändige Elektrolyse. Dieser Prozess ist notwendig, um eine wesentliche Zutat des künstlichen Erdgases zu gewinnen, nämlich den Wasserstoff. Die andere Zutat, das Kohlendioxid, ist vergleichsweise einfach zu haben, wenn sie in konzentrierter Form aus Biogasanlagen oder Kraftwerken kommt. Sollte eine solche Quelle nicht in der Nähe sein, ließe sich das Treibhausgas auch aus der Umgebungsluft aufkonzentrieren – was aber den Wirkungsgrad senkt.

Wirkungsgrad – das ist die Menge an Energie, die nach der Umwandlung noch übrig bleibt.

Wird beispielsweise das CO2 zur Verfügung gestellt aus konzentrierten Emissionen, also z.B. Biogasanlage, dann ist der Gesamtwirkungsgrad bei ungefähr 60 Prozent. Würde das CO2 aus der Umgebungsluft generieren, so wäre der Gesamtwirkungsgrad in der Größenordnung von 40 Prozent.

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Comments

  1. Hendrik König says:

    Das ist für die Zukunft sehr interessant. Gibt es schon kleinere Anlagen mit Speicher?

  2. Es gibt bereits ein Serienprodukt „Power To Gas“. Viele halten die Zwischenspeicherung in Gas für die Zukunft, deshalb wird da viel geforscht. Lesen Sie hier:

    http://www.energy-mag.com/erstes-serienprodukt-power-to-gas-vorgestellt/

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