25. Juni 2012

Power to Gas – Hoffnungsträger mit Fragezeichen

Die Idee klingt bestechend: Elektrolyse und Methanisierung entlasten das Stromnetz und machen überschüssige Elektrizität aus Wind- und Sonnenkraftwerken speicherbar. Drei Fachleute erklären, was heute getan werden muss, damit Power to Gas morgen funktioniert.

Die Stromeinspeisung aus Windrädern und Solaranlagen übersteigt heute schon phasenweise die Nachfrage, durch den weiteren Ausbau der erneuerbaren Energien dürfte diese Situation immer häufiger auftreten. Was versprechen Sie sich vor diesem Hintergrund von Power to Gas?

Dr. Christoph von dem Bussche: Strom lässt sich nun mal schlecht aufbewahren, aber synthetisches Methan und in Grenzen auch Wasserstoff können wir in unseren Netzen und Speichern hervorragend lagern. Power to Gas wäre eine mögliche Antwort auf die Speicherproblematik – nicht die Zauberformel,  die alle Schwierigkeiten beseitigt, aber ein Baustein des künftigen Energiesystems. Wir verstehen unsere Gasleitungen als große Energieadern quer durch Deutschland, diese Funktion würde durch die Einspeisung von Wasserstoff und Methan weiter gestärkt.

Dr. Jürgen Lenz: Strom- und Gasnetze sind komplementär, sie ergänzen sich ganz gut. Über die Konvergenz der Energienetze können viele Probleme der Integration regenerativer Energien gelöst  werden. Durch die fluktuierende Einspeisung von Wind und Photovoltaik wird das Stromnetz zunehmend volatil. Das Gasnetz hat eine hohe Flexibilität durch die Kompressibilität des Gases und  durch die integrierten großvolumigen Speicher. Die Toleranzbreite im Betrieb ist ja viel größer als beim Strom. Der Reiz liegt darin, ein volatiles und ein flexibles Energiesystem zu kombinieren. Power to Gas ist eine Möglichkeit, die zeitweise entstehenden Stromüberschüsse durch Speicher nutzbar zu machen und sozusagen den Rest des Jahres davon zu leben.

Die wichtigsten Prozesse zur Erzeugung von synthetischem Erdgas sind alte Bekannte: Die Elektrolyse kennt wahrscheinlich jeder aus dem Chemieunterricht, die so genannte Sabatier-Methode zur Methanproduktion ist seit über 100 Jahren etabliert. Trotzdem ist Power to Gas bisher über das Stadium von Pilotversuchen nicht hinausgekommen. Woran liegt das?

Martin Heun: Die Gas- und Wasserversorgung Fulda baut gerade eine Biogas-Anlage, die wir später als CO2-Quelle für die Herstellung von synthetischem Methan nutzen wollen. Den für die Elektrolyse nötigen Strom werden wir durch Solarzellen und eine Windkraftanlage erzeugen. Dabei stellen wir fest: Es gibt für solche Systeme keine Serientechnik, wir müssen uns herantasten. Und dann sind da noch die Lieferfristen. Trotz dieser Unwägbarkeiten sind wir bereit, in die Power-to-Gas-Technik einen zweistelligen Millionenbetrag zu investieren, und hoffen, dass wir 2014 mit der Methanerzeugung starten können.

von dem Bussche: Grundsätzlich ist das in der Tat alles bekannte Technologie – Elektrolyse ist nichts Neues, Gasnetze sind nichts Neues. Wir müssen aber schauen, welche Konsequenzen es hat, wenn wir Wasserstoff ins Gasnetz einspeisen. Was passiert bei den Speichern, gibt es Probleme bei den Verdichtern? Das muss erst erprobt werden.

Herr Dr. Lenz, müssen wir mit dem Wasserstoff im Gasnetz wirklich so vorsichtig sein?

Lenz: Nach dem heutigen Regelwerk ist eine Wasserstoffbeimischung im einstelligen Prozentbereich zulässig. Es gibt aber auch Beispiele für wesentlich höhere Anteile: So hat man in Ostdeutschland vor der Wende das Netz mit aus Kohle hergestelltem Stadtgas betrieben, das enthielt bis zu 50 Prozent Wasserstoff. Nach oben ist also noch Spielraum. Und zu den Speichern: In den USA wird reiner  Wasserstoff in Salzkavernen gelagert, das ist Stand der Technik. Einige Porenspeicher in Deutschland wurden in der Vergangenheit schon für wasserstoffreiches Stadtgas genutzt. Wir sind dabei, die  Obergrenze für den Wasserstoff im Gasnetz wissenschaftlich systematisch zu ermitteln und nach oben zu verschieben.

Kann denn Deutschland im Alleingang große Mengen Wasserstoff ins Gasnetz pumpen?

von dem Bussche: Es ist auch hier wichtig, die europäische Perspektive zu sehen. Denn unsere Netze sind eng verknüpft, salopp gesagt schieben wir alle dasselbe Gas durch die Leitungen. Hier müssen wir uns auf eine Gaszusammensetzung einigen, die alle europäischen Nachbarn akzeptieren.

Lenz: Die Signale aus anderen Ländern sind sehr positiv. Großbritannien etwa produziert so viel Windenergie, dass man dort schnell eine Lösung braucht. Die Briten sind forsch und wollen den Wasserstoffanteil im Gasnetz auf zehn Prozent erhöhen. Auch in Holland fließt schon Wasserstoff aus der Elektrolyse in die Gasleitungen. Ich bin sicher, über unsere internationalen Verbände  können wir hier gute gemeinsame Lösungen finden.

Wann wird Power to Gas in nennenswertem Umfang eingesetzt werden können?

Heun: Ich rechne damit, dass Wasserstoff und Methan aus Wind- und Sonnenstrom in signifikanten Mengen erst im Jahr 2030 produziert werden. Denn wir müssen erst mal die Pilotanlagen bauen und optimieren. Wenn die Technik ausgereift ist, können wir sie in größerem Maßstab nutzen. Auf jeden Fall müssen wir heute anfangen. Denn noch sind wir First Mover in einem international beachteten Markt – wie bei Windkraftanlagen. Da ergeben sich neue Exportchancen.

Lenz: Wenn die Ausbaupläne der Bundesländer realisiert werden, haben wir schon 2020 in Deutschland 150 000 MW installierte Leistung aus erneuerbaren Energien, das entspricht dem Doppelten des durchschnittlichen Stromverbrauchs. Wenn wir dann nicht genügend Speicherkapazität haben, entsteht ein riesiges Hindernis für den Ausbau der erneuerbaren Energien. Wir dürfen nicht warten, bis das Problem da ist, sondern müssen jetzt das Nötige unternehmen. Wir brauchen einen Masterplan für den Ausbau sowie ein Regulierungsregime – oder besser ein Anreizsystem. Da müssen viele Fragen geklärt werden, etwa wer die Investitionen trägt, wie der Strom für die Elektrolyse bepreist wird und wie die Speicherfunktion honoriert werden soll.

Stichwort Kosten: Wie teuer wird Methan, also synthetisches Erdgas, eigentlich?

Heun: Das ist noch gar nicht kalkulierbar. Ich könnte mir vorstellen, dass es in etwa so teuer wird wie Biogas, aber das ist im Moment reine Spekulation.

von dem Bussche: Wir dürfen nicht den Eindruck erwecken, dass Power to Gas ein Weg zu preiswerterem Gas ist. Das ist meines Erachtens der falsche Ansatz – wir fördern auch Photovoltaik  nicht, weil das die günstigste Form der Stromerzeugung ist. Bei der Energiewende geht es um Ziele wie CO2-Vermeidung, einen nachhaltigen Umgang mit Ressourcen und nicht in erster Linie um billige Energie.

Lenz: Die Innovations-Offensive des DVGW plädiert für eine ganzheitliche Betrachtung des Zusammenwachsens von Stromund Gasnetzen, der Rückverstromung und der Nutzung von Gas in dezentralen Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen. Dieser integrierte Ansatz macht sichtbar, dass die CO2-Vermeidung durch Power to Gas wesentlich preiswerter zu erreichen ist als durch die momentan  diskutierte energetische Sanierung des Gebäudebestands. Wenn wir nämlich regenerativ erzeugten Strom in Gas umwandeln und dieses zum Teil in dezentralen Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen nutzen, entsteht viel kostenlose Wärme. Ein volkswirtschaftliches Optimum würde erreicht, indem man dort, wo man diese Abwärme nutzen kann, die energetische Sanierung der Gebäude auf ein erträgliches Maß reduziert. Eine Studie des Forschungszentrums Jülich verweist auf die durch intelligente Systemtechnik  möglichen enormen Kosteneinsparungen bei gleichen CO2-Zielen. Wir könnten die Bürger also im Bereich der Gebäudesanierung um Milliardenbeträge entlasten. Das muss man berücksichtigen, wenn man die Wirtschaftlichkeit von Power to Gas diskutiert.

Mit anderen Worten: Power to Gas könnte sich ohne Subventionen durchsetzen?

Heun: Meines Erachtens wird das kein Selbstläufer sein, ohne Subventionen wird es nicht gehen. Viele Bürger werden nur auf den Preis sehen. Nicht allen dürfte klar sein, dass Energieproduktion immer mit Herstellungskosten verbunden ist, egal ob dabei grüner oder konventioneller, sozusagen grauer Strom entsteht.

von dem Bussche: Ich vergleiche das mit der Einführung des bleifreien Benzins in den 80er Jahren. Der durchschlagende Erfolg gelang dem bleifreien Sprit erst, als er billiger war als der herkömmliche Kraftstoff. So wird das auch beim umweltfreundlich erzeugten Strom und bei Power to Gas sein: Den Durchbruch zum Erfolg gibt es nur mit staatlichen Anreizsystemen.



Artikel aus dem BDEW-Magazin "Streitfragen!" 02/2012 

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Martin Heun
ist Geschäftsführer der Gas- und Wasserversorgung Fulda GmbH. Die hessische Gesellschaft engagiert sich konsequent für den Klimaschutz und ist als "klimaneutrales  Unternehmen" zertifiziert.

Dr. Christoph von dem Bussche
ist Mitglied der Geschäftsführung der GASCADE  Gastransport GmbH. Das Unternehmen betreibt in Deutschland ein Fernleitungsnetz von über 2200 Kilometern Länge.

Dr. Jürgen Lenz
ist Vizepräsident des Deutschen Vereins des Gas- und Wasserfachs e.V. (DVGW). Der DVGW versteht sich als technisch-wissenschaftliche  Autorität der Gas- und Wasserbranche.