TY - JOUR

T1 - Power-to-Gas: Die Rolle der chemischen Speicherung in einem Energiesystem mit hohen Anteilen an erneuerbarer Energie

AU - Lehner, Markus

AU - Biegger, Philipp

AU - Medved, Ana Roza

PY - 2017/5/8

Y1 - 2017/5/8

N2 - Die Umstellung der Energieversorgung auf erneuerbare Quellen (Wind, Photovoltaik) wird in Zukunft verstärkt die Volatilität in der Stromerzeugung erhöhen. Um eine ausgeglichene Leistungsbilanz im Stromnetz sicherzustellen, werden Speicher benötigt – nicht nur kurzzeitig, sondern auch saisonal. Die bidirektionale Kopplung bestehender Energieinfrastruktur mit dem Stromnetz kann hier Abhilfe schaffen, indem der Strom in Elektrolyseanlagen zur Wasserstofferzeugung genutzt wird. Der Wasserstoff kann Erdgas in der vorhandenen Infrastruktur (Gasspeicher, Pipelines) in begrenztem Umfang beigemischt werden oder in einer gaskatalytischen Reaktion, der Methanisierung, mit Kohlendioxid und/oder Kohlenmonoxid direkt zu Methan umgesetzt werden. Durch den Rückgriff auf die Erdgasinfrastruktur wird eine Entlastung der Stromnetze erreicht und eine Speicherung der erneuerbaren Energien auch über lange Zeiträume ermöglicht. Ein weiterer Vorteil dieser als „Power-to-Gas“ bezeichneten Technologie ist, dass das so erzeugte Methan eine Senke für CO2-Emissionen darstellt, da damit fossile Quellen substituiert werden und so CO2 in einem geschlossenen Kreislauf geführt wird.Die Forschung im Bereich der Power-to-Gas-Technologie adressiert derzeit technologische Fortschritte sowohl im Bereich der Elektrolyse als auch für die nachfolgende Methanisierung, insbesondere, um Investitionskosten zu senken. Im Bereich der Methanisierung sind lastflexible Verfahren zu entwickeln, die der fluktuierenden Wasserstoffbereitstellung angepasst sind. Die Wirtschaftlichkeit der Power-to-Gas-Prozesskette kann durch eine synergetische Einbindung in bestehende Industrieprozesse erhöht werden. Beispielsweise bietet ein integriertes Hüttenwerk ein vielversprechendes infrastrukturelles Umfeld, da zum einen kohlenstoffhaltige Prozessgase in großen Mengen anfallen, zum anderen der Sauerstoff als Nebenprodukt aus der Wasserelektrolyse einer direkten Nutzung zugeführt werden kann. Derartige Konzepte lassen einen wirtschaftlichen Einsatz der Power-to-Gas-Technologie in naher Zukunft erwarten.

AB - Die Umstellung der Energieversorgung auf erneuerbare Quellen (Wind, Photovoltaik) wird in Zukunft verstärkt die Volatilität in der Stromerzeugung erhöhen. Um eine ausgeglichene Leistungsbilanz im Stromnetz sicherzustellen, werden Speicher benötigt – nicht nur kurzzeitig, sondern auch saisonal. Die bidirektionale Kopplung bestehender Energieinfrastruktur mit dem Stromnetz kann hier Abhilfe schaffen, indem der Strom in Elektrolyseanlagen zur Wasserstofferzeugung genutzt wird. Der Wasserstoff kann Erdgas in der vorhandenen Infrastruktur (Gasspeicher, Pipelines) in begrenztem Umfang beigemischt werden oder in einer gaskatalytischen Reaktion, der Methanisierung, mit Kohlendioxid und/oder Kohlenmonoxid direkt zu Methan umgesetzt werden. Durch den Rückgriff auf die Erdgasinfrastruktur wird eine Entlastung der Stromnetze erreicht und eine Speicherung der erneuerbaren Energien auch über lange Zeiträume ermöglicht. Ein weiterer Vorteil dieser als „Power-to-Gas“ bezeichneten Technologie ist, dass das so erzeugte Methan eine Senke für CO2-Emissionen darstellt, da damit fossile Quellen substituiert werden und so CO2 in einem geschlossenen Kreislauf geführt wird.Die Forschung im Bereich der Power-to-Gas-Technologie adressiert derzeit technologische Fortschritte sowohl im Bereich der Elektrolyse als auch für die nachfolgende Methanisierung, insbesondere, um Investitionskosten zu senken. Im Bereich der Methanisierung sind lastflexible Verfahren zu entwickeln, die der fluktuierenden Wasserstoffbereitstellung angepasst sind. Die Wirtschaftlichkeit der Power-to-Gas-Prozesskette kann durch eine synergetische Einbindung in bestehende Industrieprozesse erhöht werden. Beispielsweise bietet ein integriertes Hüttenwerk ein vielversprechendes infrastrukturelles Umfeld, da zum einen kohlenstoffhaltige Prozessgase in großen Mengen anfallen, zum anderen der Sauerstoff als Nebenprodukt aus der Wasserelektrolyse einer direkten Nutzung zugeführt werden kann. Derartige Konzepte lassen einen wirtschaftlichen Einsatz der Power-to-Gas-Technologie in naher Zukunft erwarten.

KW - Power-to-Gas; Methanisierung; erneuerbare Energie; Speicher

U2 - 10.1007/s00502-017-0502-6

DO - 10.1007/s00502-017-0502-6

M3 - Artikel

VL - 134.2017

SP - 246

EP - 251

JO - Elektrotechnik und Informationstechnik : e & i

JF - Elektrotechnik und Informationstechnik : e & i

SN - 0932-383X

IS - 134

ER -