Gasnetz als Stromspeicher

Wie lässt sich Strom aus erneuerbaren Energien speichern? Das ist eine entscheidende, aber noch ungelöste Frage bei der Energiewende. Denn die Stromerzeugung aus regenerativen Quellen schwankt naturgemäß – je nachdem wie kräftig der Wind bläst oder die Sonne scheint. Eine mögliche Lösung: Strom in Methan umwandeln und im Erdgasnetz speichern.

Der Ansatz namens „Power to Gas“ macht sich die Prinzipien Elektrolyse und Methanisierung zunutze: Zunächst werden Wassermoleküle in ihre Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Zweitens wird der Wasserstoff mit Kohlenstoffdioxid (C0₂) angereichert – es entsteht Methan, der Hauptbestandteil von Erdgas.

Da das künstlich erzeugte Methan im Gegensatz zum Strom langfristig lagerfähig ist, kann es im Gasnetz gespeichert werden. Und: Die bereits gut ausgebaute Gasnetzinfrastruktur hat eine sehr hohe Speicherkapazität und muss nicht eigens ausgebaut werden.

In einem Gaskraftwerk kann dann bei Bedarf aus dem Methan wieder Strom werden. Auch die Nutzung des Methans zur Wärmeversorgung von Häusern oder als Treibstoff für erdgasbetriebene Autos ist möglich. Ein schöner Nebeneffekt: Das Treibhausgas CO₂, von dem wir Menschen zu viel ausstoßen und somit den Klimawandel anfeuern, findet bei der Methanisierung eine sinnvolle Verwendung.

Die Technologie wurde vom Stuttgarter Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW), der SolarFuel GmbH und dem Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) entwickelt. Seit 2009 läuft am ZWS bereits eine große Pilotanlage.

Das IWES hat nun mit einer kleineren Versuchsanlage im Hessischen Biogas-Forschungszentrum (HBFZ) demonstriert, dass auch die direkte Methanisierung von Biogas zum Ziel führt. Der gemeinsame Pilotversuch von IWES, HBFZ und den Ländern Hessen und Thüringen zeigte, dass das Verfahren auch in kleinen Biogasanlagen dauerhaft funktioniert.

Den Forschern ist es gelungen, CO₂ direkt ohne Abspaltung in Methan umzuwandeln und so einen komplizierten Schritt zu sparen. „Wir können auf diese Weise derzeit ein Gas mit einem stabilen Methananteil von mehr als 90 Prozent erzeugen“, berichtete der IWES-Bereichsleiter für Energiesystemtechnik, Bernd Krautkremer.

Ein konkretes Einsatzgebiet für „Power-to-Gas“ in der Praxis gibt es bereits: Der Autohersteller Audi wird noch in diesem Jahr eine Pilotanlage im Emsland in Betrieb nehmen – und damit Methan mit einer Leistung von über sechs Megawatt erzeugen.

Die Wissenschaftler am ZWS weisen jedoch darauf hin, dass das Verfahren noch nicht wirtschaftlich ist und erst in einigen Jahren ausgereift sein wird. Denn: Bei der Umwandlung gehen noch 40 Prozent der Energie verloren. Ein Detail, das gelöst werden muss, damit „Power to Gas“ flächendeckend und sinnvoll zum Einsatz kommen kann.

Prof. Jürgen Schmid, Leiter des IWES spricht aber schon jetzt von einem „künftigen Eckpfeiler der Energiewende“. Das Gasnetz als Stromspeicher könne einen Versorgungsengpass von bis zu zwei Wochen überbrücken.

Speicherung von erneuerbarem Strom durch „heiße Batterie“