Erneuerbare Energie in Erdgas umwandeln

Der größte Nachteil der erneuerbaren Energien ist, dass sie nicht rund um die Uhr zur Verfügung stehen. Auch sind die Erträge nicht genau genug planbar, um damit die Grundlastkraftwerke ersetzen zu können. Eine Idee, dieses Problem in den Griff zu bekommen, ist die Vernetzung dezentraler Erzeuger in einem großen, Smart Grid genannten, intelligenten Netz. Damit wird es möglich, eine starke Bewölkung in Süddeutschland, die die Energieproduktion aus Solarkraftwerken verringert, durch starken Wind in Norddeutschland auszugleichen. Es muss lediglich die Information der sich verringernden Energieversorgung im Süden an den Norden weitergegeben werden, um dort die Windkraftwerke anlaufen zu lassen und den drohenden Energiemangel auszugleichen. Problematisch wird es nur dann, wenn beides aufeinander trifft. Man kann daher noch immer nicht von Planungssicherheits sprechen.

Einen neuen Ansatz verfolgt das Salzburger Unternehmen Solar Fuel Technology. In Zusammenarbeit mit dem Zentrum für Sonnenenergie und Wasserstoffforschung Baden Württemberg, dem Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) in Kassel und dem Linzer Institut für organische Solarzellen Grundlagen für Photon-to-Fuel Prozesse und CO2-Recycling (LIOS) der Johannes Kepler Universität Linz wurde ein Verfahren entwickelt, um überschüssige Energie speicherbar zu machen. Dazu wird mit Hilfe der erzeugten Energie Wasser durch das Elektrolyse genannte Verfahren in seine Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff aufgeteilt. Der Wasserstoff wird im nachfolgenden Sabatier-Prozess mit Kohlenstoffdioxid zu Methan und Sauerstoff reagiert. Und mit Methan hat man nun einen Energieträger, der den größten Anteil einer anderen sehr bekannten Energieform stellt, dem Erdgas. Das gleiche Verfahren stellte das Umweltbundesamt als möglichen Energiespeicher in seinem Energiekonzept vor.

Das Sabatier-Prozess ist bereits seit über 100 Jahren bekannt, wurde bisher jedoch nicht im Rahmen der Energiegewinnung oder -Speicherung eingesetzt. Da es sich um einen exothermen Prozess handelt, bei der Reaktion also Wärmeenergie abgegeben wird, kann diese zur Steigerung des Wirkungsgrades mittels ORC-Anlagen verstromt oder als Prozesswärme oder Heizenergie weiterverwendet werden.

Mit dieser Technologie erschließen sich nun vielfältige Möglichkeiten. Das Methan ließe sich in das bestehende Erdgasnetz einspeisen und dort speichern. Es kann zum Heizen verwendet oder in Gaskraftwerken, die schnell regelbar sind, verstromt werden. Das Problem der Speicherbarkeit der erneuerbaren Energien wäre somit elegant gelöst, da keine zusätzliche Speicherinfrastruktur gebaut werden müsste. Zusätzlich kann Methan weiter zu Flugbenzin oder synthetischem Ottokraftstoff verarbeitet werden.

Ein weiterer denkbarere Anwendungsfall laut zdf.Umwelt ist, die Energie des Desertec-Projekts kostengünstig in Form von Flüssiggas nach Europa zu transportieren. Entweder als Übergangslösung, so lange die Gleichstromübertragung noch nicht realisiert wurde oder gar als Alternative zu dieser recht teuren Technologie.

Um das Methan zu erzeugen, muss jedoch zuerst Kohlenstoffdioxid in der benötigten Qualität und Menge vorhanden sein. Eine Möglichkeit wäre es, dieses industriell herstellen zu lassen. Jedoch gibt es auch Technologien, bei der das Kohlenstoffdioxid quasi als Abfallprodukt entsteht: Kohlenstoffdioxid-Abscheidung und Speicherung, auch bekannt als CCS, mit der Kohlekraftwerke umweltfreundlicher werden soll. In diesem Fall müsste es nicht aufwendig und risikoreich unterirdisch gelagert werden, sondern könnte selbst zum Energieträger werden. Damit würde bei der viel diskutierte Technologie der heikelste Teil, die Einlagerung des Kohlenstoffdioxid, entfallen. Alternativ kann biochemische und thermochemische Vergasung von Reststoffbiomasse als Kohlenstoffdioxidquelle dienen.

Problematisch ist lediglich der Wirkungsgrad der Anlagen. Das Umweltbundesamt schätzt ihn bei der Verstromung des Methans durch effiziente Gas- und Dampfturbinenkraftwerke für die komplette Systemkette auf 35%. Sollte das erzeugte Methan weiterverarbeitet werden, sinkt der Wirkungsgrad entsprechend weiter.