Power-to-Gas-Technologien können die Energiewende stützen
Die Demonstrationsanlage in Troia, Italien, kombiniert einen neuartigen Mikroreaktor für die Methanisierung mit einer innovativen Verflüssigungsanlage. Das erforderliche CO2 wird aus der Umgebungsluft gewonnen.
Auf dem Weg zur Klimaneutralität sind Power-to-Gas-Technologien ein wichtiger Baustein. Im Projekt Store & Go haben Forscherinnen und Forscher aus ganz Europa unterschiedliche Verfahren zur Produktion von synthetischem Erdgas (SNG) aus erneuerbarem Strom getestet. Aus drei Pilotanlagen an den Standorten Falkenhagen (Deutschland), Solothurn (Schweiz) und Troia (Italien) konnte SNG demnach ins lokale Erdgasnetz eingespeist oder verflüssigt als mobiler Energieträger bereitgestellt werden.
Außerdem hat das Team die volkswirtschaftlichen Vorteile von Power-to-Gas (PtG) herausgearbeitet und passende Regulierungsempfehlungen entwickelt. Falls Europa bis zum Jahr 2050 zum ersten klimaneutralen Kontinent werden soll, reicht es jedoch nicht aus, die Stromerzeugung auf erneuerbare Energien umzustellen – das hoben die Forscher heraus. Auch die Mobilität, die Wärmeerzeugung sowie alle industriellen Prozesse müssten CO2-neutral organisiert werden.
Grüner Wasserstoff
Im EU-Forschungsprojekt Store & Go wurden ab 2016 PtG-Demonstrationsanlagen aufgebaut und betrieben, die jeweils SNG aus Wasserstoff produzierten. Prof. Thomas Kolb, Leiter des Engler-Bunte-Instituts (EBI) am KIT, sagt dazu: „Sogar in den optimistischsten Szenarien erreicht der Grad der Elektrifizierung maximal 60 Prozent des Energieverbrauchs. Einen großen Teil unseres Energiebedarfs werden wir also auch zukünftig nicht mit Strom, sondern mit Energieträgern wie Methan decken müssen. Allerdings werden wir diese klimaneutral produzieren.“
Der Wasserstoff wurde mittels klassischer Elektrolyseverfahren aus erneuerbarem Strom gewonnen. Bei der Methanisierung kamen drei unterschiedliche Reaktorkonzepte zum Einsatz: Mikroorganismen, ein neuartiger Reaktor mit Mikrostrukturen und ein am KIT entwickelter Wabenreaktor für die skalierbare Anwendung in Serie. Da für die Umwandlung von Wasserstoff in SNG eine CO2-Quelle benötigt wird, wurden auch hierfür unterschiedliche Konzepte demonstriert, beispielsweise direct air capture (DAC), bei dem CO2 direkt aus der Umgebungsluft gewonnen wird.
Konkrete Werte ermittelt
Die Forscher sind sich nun sicher: Mit der gigantischen Speicherkapazität des europäischen Gasnetzes können Schwankungen bei der Produktion von Wind- oder Solarenergie ausgeglichen werden. Frank Graf, der Projektkoordinator bei Store & Go: „Wir haben konkrete Kosten für die Produktion von Methan aus Ökostrom ermittelt und Empfehlungen erarbeitet, wie und wo wir diese Technologien nun einführen sollten. Fragen der Versorgungssicherheit wurden genauso erörtert wie Anreize für private Investitionen in die PtG-Infrastruktur.“ (sig)