Stromspeichern mit Zauberformel P2X

(vom 17.06.2019)

Lange Zeit hatte der wetterabhängige Strom aus Wind- und Solarquellen einen Nachteil: er ließ sich nicht speichern. Neue Speicherkonzepte mit den Kürzeln P2X können dabei der fehlende Baustein für die Energiewende sein.

Schon heute kann in den windstarken Regionen Norddeutschlands mehr als die Hälfte des regenerativen Stroms vom Netzbetreiber nicht ins Stromnetz eingespeist werden. Dieser Effekt wird sich durch die zunehmende Nutzung von erneuerbaren Energien verstärken, wenn nicht gegengesteuert wird. Hier kommen nun Speichertechnologien zum Einsatz.

Wenn von P2X oder Power-to-X die Rede ist, werden damit verschiedene Technologien bezeichnet, die zur Speicherung von Stromüberschüssen dienen. P oder Power steht dabei für die temporären Stromüberschüsse und X bezeichnet die unterschiedlichen Energieformen, in die gespeichert werden kann.

P2X klingt futuristisch und geheimnisvoll. Tatsächlich verbirgt sich hinter dem X eine Bandbreite von theoretischen Konzepten über Pilotanlagen bis zu heute bereits wirtschaftlichen Anwendungen. Wir stellen Ihnen hier eine Reihe dieser zukunftsweisenden Technologien vor.

Power-to-Water

Die älteste, schon seit vielen Jahrzehnten erfolgreich genutzte Speicherung ist die von Energie in Wasser. Dabei wird bei Stromüberschuss Wasser in ein höher gelegenes Wasserreservoir gepumpt. Bei Energiebedarf wird das Wasser wieder durch Rohre über Wasserturbinen zurückgeführt, um Strom zu erzeugen. Diese robuste Technologie hat jedoch den Nachteil, dass sie beispielsweise im Norden mangels geeigneter Höhenunterschiede nicht genutzt werden kann.

Power-to-Heat

Bei der Umwandlung von Strom in Wärme wird das bekannte Tauchsiederprinzip mit einem isolierten Wasserspeicher kombiniert. Es ist ein Konzept, das vergleichsweise einfach ist und sowohl im großtechnischen Bereich einer Fernwärmeversorgung als auch im Ein- oder Mehrfamilienhäusern möglich ist.

Eingesetzt wird Power-to-Heat zum Beispiel bei den Stadtwerken Flensburg und Stadtwerken Lemgo in ihrem Fernwärmenetz. In Lemgo ging die 2012 als Pilotanlage mit 5 Megawatt in Betrieb gegangene Anlage zunächst als Energie-Reserve in den Einsatz. Doch bereits im darauffolgenden Jahr wurde sie in den Regelbetrieb übernommen. Die Anlage läuft bereits wirtschaftlich, solange die überschüssige Stromenergie im eigenen Kraftwerk genutzt wird. Eine Weiterverteilung der gespeicherten (Wärme-)Energie wäre technisch zwar möglich, aber wird derzeit durch die bestehenden Energiegesetze behindert.

Power-to-Mobility

Strom direkt zur Ladung von batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen zu nutzen, ist naheliegend. Neu sind hierbei zum einen flexible Ladungen, die vornehmlich dann stattfinden, wenn im Netz weniger Strom benötigt wird. Zum anderen können die Autobatterien aber auch als kleine dezentrale Stromspeicher genutzt werden. Allerdings würde eine derartige Anwendung mit der bestehenden Technologie zu einem schnelleren Verschleiß der Batterien führen.

Power-to-Gas

Vielversprechend ist der Ansatz des Power-to-Gas-Verfahrens. Dabei wird beispielsweise Wasser durch überschüssigen Strom mittels Elektrolyse in Sauerstoff und Wasserstoff zerlegt. Das Gute daran: das gesamte Verfahren ist emissionsfrei.

Wasserstoff kann in speziellen Tanks gelagert werden und zum Antrieb von entsprechenden Motoren genutzt werden. Außerdem kann es zu einem niedrigen Prozentteil mit in das Erdgasnetz eingespeist werden.

In einer weiteren technischen Umwandlung lässt sich der Wasserstoff methanisieren. Bei diesem Verfahren entsteht ein synthetisches Erdgas, das einfach ins Gasnetz eingespeist werden kann. Auch das Biomethan lässt sich in Tanks zwischenspeichern und bei Bedarf bereitstellen. Dabei kann es sowohl für Heiz- als auch Mobilitätszwecke dienen. Die großen Vorteile liegen darin, dass vorhandene Netze wie Erdgasleitungen oder Tankstellen genutzt werden können.

Kritisch sieht die Power-to-Gas-Technologie Axel Bree aus dem Bundeswirtschaftsministerium: pauschal gesehen sei im Vergleich zu Erdgas und anderen Sektorkopplungs-Technologien wie Wärmepumpen oder Elektroautos die Power-To-Gas-Technologie zu teuer. So seien die Erzeugungskosten von Wasserstoff etwa zehnmal so hoch wie von Erdgas. Allerdings hinken diese Kostenvergleiche häufig. Technologien, die heute schon CO₂-Emissionen sparen, werden einfach mit denen verglichen, bei denen die CO₂-Emissionskosten gewissermaßen auf die Gesellschaft als "Allgemeinkosten" umgelegt werden. Und Technologien, die neue Infrastrukturen benötigen, müssten ebenfalls einer Gesamtkostenrechnung unterzogen werden.

Fazit

Es bleibt der Fakt, dass Kosteneinsparungen notwendig sind, damit Power-to-Gas-Technologien wirtschaftlicher werden. Doch die Ansätze dafür sind vielversprechend. Forschung und Industrie haben innerhalb vergleichsweise kurzer Zeit eine Reihe praktikabler Lösungen entwickelt. Insbesondere liegt in der Koppelung noch viel Potenzial: So kann beispielsweise beim Prozess der biologischen Methanisierung ohnehin vorhandenes CO₂ aus Biogasanlagen zur Umwandlung genutzt werden; zum anderen lässt sich die Abwärme der Methanisierung im Biogasreaktor wieder nutzen. 

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