Innovative Speicherung von Ökostrom im Erdgasnetz

In der letzten Woche gab es gleich zwei interessante Meldungen über neue Speichertechnologien für Strom aus erneuerbare  Energien. Auch wenn die Meldungen unabhängig voneinander erschienen sind, geht es doch um die gleiche Technik. Es geht darum überschüssigen Strom aus erneuerbaren Energien über den Zwischenschritt Elektrolyse zu Wasserstoff in das Erdgasnetz einzuspeisen. Das so vollständig regenerativ erzeugte Gas kann wieder (in einem BHKW) in Strom umgewandelt oder zur Heizung verwendet werden.

Die Technik dahinter wird jetzt von der juwi-Gruppe und der SolarFuel GmbH umgesetzt. Eine Laboranlage von SolarFuel in der Morbacher Energielandschaft im Hunsrück wandelt elektrische Energie in Erdgas um.Die elektrische Anschlussleistung beträgt 25 Kilowatt. Die Grundlagen der Technik stammen von den Forschungsinstituten ZSW und Fraunhofer IWES. Ziel des einzigartigen Vorhabens ist ein optimal entwickelter Baustein für eine regenerative Energieinfrastruktur.

Die neue Ökostromspeichertechnik von SolarFuel wurde im Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) und dem Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) entwickelt. SolarFuel realisiert die Anlagen. „Mit der klimaneutralen Umwandlung in Erdgas schaffen wir einen erneuerbaren Stromspeicher. Unsere Technologie passt Wind- und Solarenergie an den Bedarf an und trägt somit auch zur Stabilität der Netze bei“, sagt Gregor Waldstein, Geschäftsführer der SolarFuel GmbH, bei der Einweihung. Das unterstütze auch den weiteren Ausbau der regenerativen Energien.

Das Modellprojekt soll Aufschluss darüber geben, wie die Technologie in eine dezentrale Energieversorgung mit regionalen Kombikraftwerken integriert werden kann. Eingespeist wird der als Gas gespeicherte Ökostrom wie herkömmliches Erdgas in das Erdgasversorgungsnetz, das über eine enorme Speicherkapazität von Monaten verfügt. 

Die neue Speichertechnologie biete für die Langzeitspeicherung von Wind- und Solarstrom nicht nur eine kostengünstige Variante, sondern auch die größten Speicherkapazitäten. Das SolarFuel-Verfahren mache Wind- und Solarstrom zu einem universell einsetzbaren Energieträger, so Umweltministerin Margit Conrad. „Die Infrastruktur für Erdgas aus Wind- und Solarstrom ist in über ganz Deutschland verteilten großen Erdgasspeichern bereits vorhanden. Gespeicherter Wind- und Solarstrom wird so zum Lieferanten von Ausgleichsenergie, wenn der Wind nicht weht und die Sonne nicht scheint. Durch die Möglichkeit der Konversion zu Flüssigkraftstoffen bis hin zu Kerosin für den Flugverkehr entsteht auch eine Alternative zu Biokraftstoffen. Auch für die Chemieindustrie ergibt sich ein potenzieller Lieferant für Basischemikalien.”

Die neue Technologie wandelt Wasser und Kohlendioxid (CO2) mit Hilfe von Wind- oder Solarstrom direkt in synthetisches Erdgas um: In der Elektrolyse wird im ersten Schritt Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Im zweiten Schritt wird der Wasserstoff mit CO2 direkt zu Methan (CH4) umgesetzt. Dabei steigt die Energiedichte um den Faktor 3 an und es entsteht ein marktfähiger und handelbarer Energieträger, der Erdgasqualität besitzt.

Quelle: juwi.de

Unabhängig davon wurde von Greenpeace-Energy das neue Produkt Windgas vorgestellt, das auf der gleichen Technologie beruht und praktisch die Vermarktung des regenerativ erzeugten Gases ist. Greenpeace Energy bietet ab Herbst allen Verbrauchern in Deutschland einen Gastarif an, der den Ausbau dieser Technologie fördert.

Den Speicherbedarf bei einer vollständigen Versorgung aus erneuerbaren Energien beziffert Dr. Michael Sterner vom Fraunhofer-Institut für Windenergie und Systemtechnik (IWES) deutschlandweit auf rund 170 Terrawattstunden (TWh) jährlich. Platz dafür ist im Gasnetz. Dessen Speicherfähigkeit reicht aus, um für zwei bis drei Monate die gesamte Stromversorgung Deutschlands zu übernehmen. „Über die Strom-Gasnetz-Kopplung erschließen wir die größte Speicherinfrastruktur, die wir in Deutschland haben. Der gesamte Ökostrom von 2010 bräuchte gerade mal ein Viertel der vorhandenen Gasspeicherkapazität.“, resümiert der Experte vom Fraunhofer-IWES.

Um die Gasspeicherkapazität vollständig zu erschließen, sollte der Wasserstoff nach Sterners Überzeugung in einem weiteren Verarbeitungsschritt zu Methan umgewandelt werden. Ein entsprechendes Verfahren, das die Photosynthese als Speicherprozess der Natur technisch abbildet, erarbeitete Sterner zusammen mit Dr. Michael Specht vom Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung (ZSW) bereits 2008 als „Power to Gas“-Konzept.

Windgas mache aber nicht erst mit dem Aufbau einer vollständigen Versorgung aus erneuerbaren Energien Sinn, ergänzt Robert Werner. Schon heute könne Windgas überschüssige Energie aus Windkraftanlagen nutzen, die ihren Strom nicht einspeisen können, weil die Stromnetze nicht genügend ausgebaut oder mit Strom aus unflexiblen Atom- und Kohlekraftwerken verstopft sei. Für Gaskunden sei Windgas darüber hinaus eine ökologisch sinnvolle Alternative zu Biogas, das viel zu häufig aus Intensivlandwirtschaft und Massentierhaltung stamme, so Werner.


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