Chemische Energiespeicher sind die einzige technisch und wirtschaftlich realisierbare Option, erneuerbare Energien in großen Mengen langfristig zu speichern und bedarfsgerecht mit hohen Leistungen bereit zu stellen. Damit kommt der Power-to-Gas-Technologie, mit der Ökostrom durch Elektrolyse in Wasserstoff oder synthetisches Erdgas umgewandelt und im Erdgasnetz gespeichert werden kann, eine Schlüsselrolle bei der erfolgreichen Umsetzung der Energiewende zu. Relevant wird diese Technologie mit einer weiteren Zunahme erneuerbarer Energie in der Stromversorgung. Im Gegensatz zu bereits etablierten Speichern, wie etwa Pumpspeicherkraftwerken, besitzt Power-to-Gas weitaus größere Potenziale, um langfristig in großen Mengen erneuerbare Energie zu speichern. Die Gasnetz-Infrastruktur ist in diesem Zusammenhang von besonderer Bedeutung: Schon heute können in den bestehenden unterirdischen Gasspeichern etwa 200 Terawattstunden Energie gespeichert werden. Dieses Volumen entspricht in etwa der 23.000-fachen Kapazität eines hochmodernen Pumpspeicherkraftwerks.
Dies sind die zentralen Ergebnisse einer wissenschaftlichen Studie zur Erzeugung, Speicherung und Einspeisung von Wasserstoff und Methan ins Erdgasnetz, die der DVGW Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches aktuell veröffentlicht hat. Dem interdisziplinären Forscherteam gehörten Vertreter aus Wissenschaft und Industrie an. Neben der DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH und der DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut in Karlsruhe waren das Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik, die E.ON Ruhrgas AG sowie die VNG Verbundnetz Gas AG federführend an der Untersuchung beteiligt.
Erstmals liegt damit eine wissenschaftliche Auswertung von Potenzialen und Limitationen im Hinblick auf die Speicherfunktion und die Wasserstofftoleranz der bestehenden Erdgasinfrastruktur in Deutschland vor. Die technischen Grenzwerte von Wasserstoff im Erdgas sind für chemische Energiespeichertechnologien von maßgeblicher Bedeutung.
Die Studie löst die Power-to-Gas-Technologie von der Betrachtung als reiner Stromspeicher. Sie beschreibt die systemischen Vorteile von Power-to-Gas als Bindeglied eines volatilen regenerativen Stromsystems mit einem flexiblen und speicherfähigen Gassystem. Damit kann erneuerbarer Strom bedarfsgerecht für eine Vielzahl von Anwendungen bereitgestellt werden: In der Wärme- und Stromversorgung, genauso wie in der Mobilität oder gar als chemischer Grundstoff.
Gleichzeitig untersucht die Studie anhand von vier Anlagenkonzepten mit jeweils unterschiedlichen Einspeisewegen optimale Standorte für Power-to-Gas-Anlagen in Deutschland. Der begrenzende Faktor zur Dimensionierung der Elektrolyse-Leistung und letztlich der Energiespeicherpotenziale ist bei der Wasserstoff-Direkteinspeisung die gültige Zumischgrenze von Wasserstoff zum Erdgas bei der Direkteinspeisung. Ein konstant hoher Erdgaslastfluss wirkt dabei generell vorteilhaft und einspeisekapazitätsvergrößernd. Vor diesem Hintergrund sind als optimale Standorte solche zu betrachten, an denen ein hohes regeneratives Energieangebot und ein möglichst kontinuierlicher Erdgaslastfluss vorliegen. Hinsichtlich der absoluten Gestehungskosten sind große Anlagen bei möglichst vielen Volllaststunden zu bevorzugen. Bei der Methanisierung entfällt die Zumischgrenze und erweitert so die Standortauswahl maßgeblich.
Die Studie (5,7 MB) steht unter folgendem Link zum Download bereit:
http://www.dvgw-innovation.de/die-projekte/archiv/energiespeicherkonzepte/
