Das Energiesystem der Zukunft

Nachhaltige Versorgung mit Erneuerbaren Energien

Das Gas-Netz ist das ideale Speicher- und Transportmedium für Erdgas und erneuerbare Energien in Form von grünem Gas. Es bietet zahlreiche Lösungen für bestehende Anforderungen im Rahmen der Energiewende. Zudem bieten Gas-Technologien weitere Vorteile, um die Ziele der Bundesregierung zu erreichen.

Das Gasnetz wächst mit dem Stromnetz zu einem integrierten Energiesystem zusammen, in dem bis 2030 grüne Gase und Wasserstoff eine große Rolle spielen werden. Denn Gas wird zunehmend regenerativ erzeugt, ist klimaschonend und überall verfügbar.

Eine Grundvoraussetzung für eine nachhaltige Versorgung mit erneuerbaren Energien liegt in der Energiespeicherung. Um die Potenziale der Wind- und Sonnenenergie zu heben und das Problem der nicht gleichbleibenden Verfügbarkeit bei zu deckender Nachfrage zu überwinden, bedarf es effizienter Speicherlösungen und einer intelligenten und flächendeckenden Infrastruktur. Letzteres steht mit dem vorhandenen Gas-Netz bereits zur Verfügung. Der Vorteil dabei ist, dass sich gasförmige Brennstoffe im Vergleich zu Strom direkt und in großem Umfang speichern lassen. Das Gas-Netz ist daher das ideale Speicher- und Transportmedium für erneuerbare Energien.

Diese Vorreiter setzen in ihrer Region auf Power-to-Gas

Brandenburg: Gas aus Windstrom

Dass die Idee, überschüssigen Strom aus Windkraftanlagen im Gas-Netz zu speichern, nicht nur auf dem Papier funktioniert, hat der Energiekonzern Uniper schon bewiesen. Das Unternehmen engagiert sich in der Energiespeicherung als einem großen Wachstumsmarkt der Energiewende und stellt sich so für die Zukunft auf. Mit seiner Power-to-Gas-Anlage im brandenburgischen Falkenhagen unterhält es eine Pilotfabrik, in der von 2013 bis 2016 "Windgas" in Form von Wasserstoff ins Gas-Netz eingespeist wurde. Derzeit ruht der Einspeisebetrieb allerdings, denn Uniper möchte mehr: Im Juli 2017 wurde der Grundstein für eine Methanisierungsanlage direkt nebenan gelegt. Schon in wenigen Wochen wird hier aus dem Wasserstoff der Power-to-Gas-Anlage Methan produziert. Das dafür nötige CO2 soll künftig aus der Region kommen zunächst stammt es aber aus der Zuckerproduktion, bei der es als Nebenprodukt anfällt. 

"Das Methan, das auch als synthetisches Erdgas (SNG) bezeichnet wird, lässt sich im Gegensatz zu Wasserstoff unbegrenzt ins Gas-Netz einspeisen", so Uniper-Projektleiter René Schoof. Dadurch kann die Power-to-Gas-Anlage in Falkenhagen künftig größere Energiemengen bereitstellen als bisher, und die im Gas-Netz gespeicherte Energie lässt sich vielfältiger nutzen: zum Heizen und Kochen, für industrielle Zwecke, für den Antrieb von Erdgas-Autos oder über Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen erneut zur Stromerzeugung. Die bei der Methanisierung entstehende Wärme geht übrigens nicht verloren, sondern wird einem nahegelegenen Furnierwerk zur Verfügung gestellt.  

Niedersachsen: Wind und Sonne im Tank   

Den Kinderschuhen längst entwachsen ist das vom Autohersteller Audi initiierte "e-gas"-Projekt in Werlte. Als die Power-to-Gas-Anlage 2013 offiziell in Betrieb ging, war sie weltweit die erste ihrer Art im industriellen Maßstab. Seitdem produziert Audi hier nahezu CO2-neutralen PKW-Treibstoff. Dazu sind zwei Verfahrensschritte nötig: Im ersten Schritt spalten drei Elektrolyseure mithilfe von überschüssigem Strom aus erneuerbaren Energien Wasser in seine Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff. Dieser Wasserstoff könnte in Zukunft Brennstoffzellen-Autos antreiben. In Werlte wird er jedoch aktuell dazu genutzt, um im zweiten Schritt Methan herzustellen, das als e-gas vermarktet wird. Das dafür eingesetzte CO2 ist ein Abfallprodukt aus einer benachbarten Biogas-Anlage. Das fertige e-gas wird ins vorhandene Erdgas-Netz eingespeist. Die Audi-g-tron-Modelle tanken bereits das e-gas und der Fahrzeugbauer stellt sicher, dass die von den Kunden verbrauchte Menge wieder ins Gas-Netz eingespeichert wird. Die Autos fahren damit klimaneutral. "Unsere Motivation bei diesem Projekt ist es, den Kunden eine klimafreundliche Mobilität anzubieten und gleichzeitig mit der Power-to-Gas-Technologie eine Lösung für das Energiesystem der Zukunft mit erneuerbaren Quellen wie Wind und Sonne zu entwickeln", erklärt Dr. Hermann Pengg, der Leiter Projektmanagement Audi e-fuels.  

Hessen: Mikroorganismen im Fokus  

Dasselbe Ziel ein anderer Weg: Die Power-to-Gas-Anlage der Viessmann Group am Allendorfer Unternehmenssitz nutzt als erste ein neues biologisches Verfahren zur Methanisierung. Wie in anderen Power-to-Gas-Konzepten wird zuerst Grüner Strom mithilfe der Elektrolyse in Wasserstoff und Sauerstoff umgewandelt. In der folgenden Methanisierungsstufe kommen dann jedoch Mikroorganismen genauer Archaeen ins Spiel: Sie nehmen den Wasserstoff und das CO2, das Abfallprodukt einer Vergärungsanlage, durch ihre Zellwand auf und "verdauen" beides zu Methan. Seit 2015 wurde so in 10.000 Betriebsstunden Biogas ins Erdgas-Netz eingespeist. Entwickelt wurde die biologische Methanisierung von der zur Viessmann gehörenden MicrobEnergy GmbH, deren Geschäftsführerin Dr. Doris Schmack die Vorteile erklärt: "Im Unterschied zum chemisch-katalytischen Verfahren arbeiten die Mikroorganismen bei deutlich geringerem Druck und viel niedrigerer Temperatur. So ist der Prozess viel schneller an- und abstellbar. Wird der Gas-Strom abgestellt, kommt der Prozess nicht irreparabel zum Erliegen, sondern die Mikroorganismen gehen in eine Art Ruhezustand. Sobald diese wieder Wasserstoff und CO2 zur Verfügung haben, stellen sie sofort wieder Methan her." Ein weiteres Plus: Das von den Mikroorganismen produzierte Gas ist besonders rein.