Power-to-Gas: „Schlüs­sel­energie der Zu­kunft“

Stakeholder-Dialog zum Thema Erdgas-/Biogas-Fahrzeuge (Bild: Empa)

Stakeholder-Dialog zum Thema Erdgas-/Biogas-Fahrzeuge (Bild: Empa)

Im bis auf den letzten Platz besetzten Vortragssaal der Empa-Akademie sprachen Energie­politiker, Vertreter der Automobil-, Energie- und Finanz­branche und Forscher über die Potentiale und Heraus­forderungen „synthetischer“ Treibstoffe. Das sind Energieträger wie Wasserstoff oder Methan, die aus temporär überschüssigem Strom erzeugt werden, etwa im Sommerhalbjahr oder aus zeitweise im Strommarkt nicht mehr rentabler Wasserkraft. Im „Power to Gas“-Konzept wird der Strom im ersten Schritt via Elektrolyse von Wasser in Wasserstoff umgewandelt, der dann entweder direkt genutzt oder aber in einem zweiten Schritt katalytisch mit Kohlendioxid in Methan umgewandelt wird. Der Vorteil von Methan ist, dass Überschussstrom aus dem Sommerhalbjahr im vorhandenen Gasnetz über Monate gespeichert und sich so auch im Winter zum CO2-neutralen Betrieb von Gasfahrzeugen nutzen lässt.

Eine große Herausforderung im Bereich erneuerbarer Energie ist dabei die Wirtschaftlichkeit. Werden erneuerbare Energien gespeichert, steigen die Kosten weiter – erst recht, wenn es sich dabei um eine langfristige, etwa saisonale Speicherung handelt. Daher sind gut durchdachte Strategien gefragt, um Power-to-Gas wirtschaftlich zu machen. Oder wie es der Empa-Forscher Andreas Borgschulte ausdrückt: „Die Umwandlungen in synthetische Energieträger sind nicht nur ein Energie-, sondern vor allem auch ein Geldproblem“.

Das Schweizer CO2-Gesetz bietet die Basis für einen solchen Business Case, denn sie zwingt die Automobilbranche zu weit reichenden CO2-Reduktionsmassnahmen. Christian Bach von der Empa-Abteilung Fahrzeugantriebssysteme liefert Zahlen: „Das Nicht­einhalten der Grenzwerte führt zu hohen Sanktionen für die Automobil­hersteller, die alleine für das laufende Jahr auf 50 bis 80 Millionen Franken geschätzt werden.“ Und das mit steigender Tendenz. Die Automobil­industrie hat nun die Wahl: Bezahlt sie jährlich hohe Bußen oder investiert sie in erneuerbare Energie? Was der Umwelt schluss­endlich mehr nützt, ist dabei schnell klar. Klar ist aber auch, dass Investitionen in erneuerbare Energien nur dann erfolgen, wenn die Automobil­hersteller die nachgewiesene CO2-Minderung im Rahmen der Flotten­emissions­regelung anrechnen können – ein Bereich, in dem Politik und Verwaltung zurzeit arbeiten.

„Wenn uns die CO2-Senkung wichtig ist, müssen wir über den Tellerrand schauen“, so Reiner Mangold von der Audi AG. Als Pionier im Bereich synthetischer Treibstoffe haben die Ingolstädter ein Gesamt­konzept für eine CO2-freie Mobilität entwickelt. Dieses beinhaltet verschiedene Antriebe und Treibstoffe. Als erstes Antriebskonzept in diesem Bereich setzt Audi auf den Gasantrieb und hat in Zusammenarbeit mit Etogas eine große Power-to-Gas-Pilot­anlage in Nord­deutschland realisiert. Lebens­zyklus­analysen zeigen, dass Gasfahrzeuge, die mit aus Windstrom erzeugtem Methan betrieben werden, vergleichbare CO2-Emissionen aufweisen wie mit Windstrom betriebene Elektro­fahrzeuge. Pilot­anlagen, die aus erneuerbarem Strom diesel- oder benzin­ähnliche Flüssig­treib­stoffe herstellen, sind ebenfalls Teil der Strategie des Automobil­herstellers.

Alle Technologien, um synthetische Treibstoffe herzustellen, basieren zunächst auf Wasserstoff. Deshalb sind Wasserstoff-Fahrzeuge von wachsendem Interesse. Insbesondere für Busse, Kommunal­fahrzeuge, Nutz­fahrzeuge im Verteil­verkehr und größere Personen­wagen könnte Wasserstoff ein interes­santer Treibstoff werden. Das Potential, bei Elektrolyse, Methani­sierung und bei den Brennstoffzellen einerseits die Effizienz zu steigern und dabei gleich­zeitig die Kosten zu senken, ist noch längst nicht ausgeschöpft. Das Paul-Scherrer-Institut forscht in diesem Bereichen.

In gemeinsamen Pilotanlagen entwickeln und untersuchen Empa- und PSI-Forscher die Technologien der Zukunft. Abschätzungen der Empa zeigen: Würde nur die Hälfte des prognostizierten überschüssigen Stroms als Treibstoff genutzt, ließen sich damit mehrere 100.000 Fahrzeuge CO2-neutral betreiben. Könnte diese CO2-Reduktion im Rahmen der Flotten­emissions­regelungen angerechnet werden, wäre dies sogar ohne Subven­tionierung oder sonstige Förder­maßnahmen möglich. (Quelle: Empa)

Link: Empa-Bericht Nr. 5‘214‘007‘094 „Erdgas/Biogasfahrzeuge im Kontext der Energiestrategie 2050 und der CO2-Gesetzgebung“ (PDF)Empa-Abteilung Fahrzeugantriebssysteme

 

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