Power-to-Gas für die Energiewende: Wasserstoff kann klimafreundlicher produziert werden

05.03.2019 – Wasserstoff ist ein vielseitig einsetzbares Gas, das bislang bspw. in industriellen Prozessen oder für Brennstoffzellen für Autos eingesetzt werden kann, eine Alternative zum batteriebetriebenen Elektroauto. Für die Industrie werde Wasserstoff derzeit noch überwiegend aus fossilen Rohstoffen hergestellt, berichten Forscher der TU München. Alternativ wird im Zuge eines neuen umweltfreundlichen Energiesystems seit längerem „überschüssige“ Wind- und Solarenergie genutzt, um das Gas mittels Elektrolyse aus Wasser zu gewinnen – im Power-to-Gas-Verfahren Die Energie kann der Wasserstoff später zurückgeben, erläutern die Forscher, indem er beispielsweise in Brennstoffzellen Strom und Wärme erzeugt, im Erdgasnetz beigemischt oder in synthetisches Erdgas umgewandelt wird.

Bislang gilt die sogenannte Power-to-Gas-Methode jedoch als unrentabel – es wird noch zu viel Energie bei der Umwandlung verbraucht, die Energie- und Klimabilanz ist daher nicht zufriedenstellend. Wissenschaftler der Technischen Universität München und der Universität Mannheim haben sich des Problems angenommen und wollen nun zeigen, wie die Technologie mit flexiblen Produktionsanlagen und einer Änderung des EEG doch noch zu einem wichtigen Baustein der Energiewende werden könnte.

Bislang galt Power-to-Gas als nicht wettbewerbsfähig, erläutert Gunther Glenk vom Lehrstuhl für Controlling der TU München und Prof. Stefan Reichelstein, der an der Universität Mannheim und der Stanford University forscht. Die Forscher haben nun berechnet, wie Wasserstoff zu 100 Prozent CO₂-frei und gleichzeitig rentabel produziert werden könnte. In ihrer Publikation in der Fachzeitschrift Nature Energy kommen sie dabei zu dem Ergebnis, dass für die derzeitige Marktsituation in Deutschland zwei Faktoren entscheidend wären: Es sollten Anlagen zum Einsatz kommen, die Strom sowohl ins Netz einspeisen als auch zur Wasserstoffproduktion nutzen. Solche Kombi-Anlagen müssten dabei optimal auf die großen Schwankungen der Windkraft und der Preise am Strommarkt reagieren. Der Betreiber sollte dabei zu jedem Zeitpunkt entscheiden können, ob er die Energie verkauft oder umwandelt, erläutert Reichelstein.

In diesem Zuge müsste das EEG angepasst werden. Die darin verankerte Einspeisevergütung garantiert derzeit Energieerzeugern Mindestpreise, wenn sie Strom ins Netz geben. „Wasserstoffspeicher kann man in Deutschland mit einer einfachen Stellschraube rentabel machen“, sagt Glenk. „Die Vergütung wird nicht für die Einspeisung, sondern für die Erzeugung Erneuerbarer Energie gezahlt. Dann habe ich die Wahl, direkt zu verkaufen oder zu speichern.“ In Deutschland, so die Forscher, wäre unter diesen Voraussetzungen schon heute die Wasserstoffproduktion mit Windkraft bis zu gewissen Mengen konkurrenzfähig gegenüber der Produktion aus fossilen Quellen. „Für mittel- bis kleinvolumige Produktionen würde sich der Einsatz der Anlagen bereits rechnen“, so Reichelstein.

Für den Zeitraum bis 2030 prognostizieren die Ökonomen die Wettbewerbsfähigkeit auch in großem Maßstab, vorausgesetzt die Kosten für Windkraft- und Elektrolyseanlagen fielen ähnlich stark wie in den letzten Jahren. „Power-to-Gas bietet Unternehmen verschiedener Branchen neue Geschäftsmodelle“, ist sich Glenk sicher. Energieversorger könnten zum Wasserstofflieferanten der Industrie werden, das produzierende Gewerbe mit eigenen Kombi-Anlagen in die dezentrale Stromversorgung einsteigen. „So können wir eine klimafreundliche und intelligente Infrastruktur aufbauen, die Stromversorgung, Produktion und Verkehr optimal verbindet“, schauen die Forscher optimistisch in die Zukunft der Energieversorgung. na

Hier geht’s zur Publikation Economics of converting renewable power to hydrogen Nature Energy, 2019