Erneuerbare, langfristige Energiespeicherung durch Methan
Obwohl neue Technologien für erneuerbare Energien große öffentliche Aufmerksamkeit erhalten, wird die Welt immer noch hauptsächlich mit fossilen Brennstoffen betrieben, da erneuerbare Energien die Nachfrage nicht befriedigen können. Das gilt insbesondere in jahreszeitlicher Hinsicht, wo im Sommer leicht Energie erzeugt werden kann, im Winter jedoch am meisten benötigt wird. Der Schlüssel zur Lösung dieses Problems ist die langfristige Energiespeicherung. In Bezug auf monatelang stabile kontinentumfassende Stromversorgungen ist nur die Speicherung von chemischer Energie (Gas und flüssige Brennstoffe) eine praktikable Option.
Strom-zu-Gas
Das EU-finanzierte Projekt STOREandGO hat eine geeignete Methode namens Strom-zu-Gas („Power-to-Gas“; PtG) verfeinert. Hierbei wird aus erneuerbaren Energien Methan erzeugt, das in einer herkömmlichen Gasinfrastruktur gespeichert werden kann. Das Projekt demonstrierte die Bereitschaft des Konzepts zur Integration in bestehende Energienetze an drei separaten Teststandorten, die große klimatische Unterschiede aufweisen: Süditalien, Schweiz und Norddeutschland. Die Studie lieferte auch einen allgemeinen Fahrplan für die Einführung der Strom-zu-Gas-Technologie in der EU. Im ersten Schritt des Strom-zu-Gas-Prozesses treibt Solar- oder Windstrom Elektrolyseure an, die Wasserstoff aus Wasser freisetzen. Im zweiten Schritt wird dieser Wasserstoff mit Kohlendioxid kombiniert, woraus sich synthetisches Methan ergibt. Diese Kombination wird durch einen chemischen Prozess erreicht, der als Methanisierung bezeichnet wird. Dabei können entweder chemische Katalysatoren und hohe Temperaturen oder bakterienähnliche Organismen wie Archaeen bei niedrigen Temperaturen verwendet werden. „Wenn das dabei verwendete Kohlendioxid aus erneuerbaren Quellen wie Abwasser oder Biomasse stammt, kann das über die Strom-zu-Gas-Technologie erzeugte Methan als erneuerbar angesehen werden“, erklärt Dr. Simon Verleger, Betriebskoordinator des Projekts STOREandGO. Das Methan kann unter Verwendung der vorhandenen Infrastruktur in flüssiger oder gasförmiger Form gespeichert und transportiert werden.
Speicherung und Transport
An den Standorten in der Schweiz und in Deutschland wurde das synthetische Methan direkt in bestehende Gasnetze aus Pipelines und unterirdischen Speichertanks eingespeist. Der Methangehalt betrug mehr als 99 % und war damit höher als bei herkömmlichen Gasversorgungen. Am italienischen Standort wurde das Methan verflüssigt, sodass es wie Flüssigerdgas verwendet und transportiert werden konnte. Verflüssigtes Methan findet besondere Anwendung in LKW- und Schiffsmotoren. Wenn diese bekanntermaßen umweltschädlichen Fahrzeuge mit Gasmotoren ausgestattet wären, würde der Strom-zu-Gas-Prozess diesen gesamten Verkehrssektor praktisch klimaneutral machen. Die Verflüssigungstechnologie muss nur an wenigen wichtigen Standorten eingeführt werden. Die Ergebnisse zeigten, dass beide Methanisierungsmethoden unter realistischen Bedingungen gut funktionieren. Der Prozess erreichte in der Schweiz einen Wirkungsgrad von 76 %. Verleger gibt an, dass dieser leicht auf 88 % gesteigert werden könnte. Daher konkurriert Strom-zu-Gas sehr gut mit Strom-zu-Wasserstoff- und rein elektrischen Anwendungen. Die Forschenden stellten fest, dass allein mit grünem CO2 im Jahr 2050 1 200 TWh erneuerbares Methan produziert werden könnten, was für die Deckung des Gasbedarfs der EU über mehrere Monate reicht. In Bezug auf die weit verbreitete Einführung der Strom-zu-Gas-Technologie enthüllte die Analyse Faktoren, die noch wichtiger als Effizienz und Kosten sind, insbesondere die EU-Politik. „Wenn die EU den Übergang zu Strom-zu-Gas unterstützen will“, fügt Verleger hinzu, „müssten politische Änderungen einen Arbeitsmarkt für erneuerbare Gase, Quoten für erneuerbare Gase in bestimmten Sektoren oder höhere Preise für die Emission von CO2 beinhalten.“ Mit solchen Veränderungen hat die Strom-zu-Gas-Technologie eine echte Zukunft und wird endlich die Speicherung erneuerbar erzeugter Energie ermöglichen.
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