Erneuerbare Energie auf Knopfdruck Ab 2020 werden Wind und Sonne zu den wichtigsten Stromquellen gehören. Doch bisher gibt es noch keine Speichertechniken mit ausreichender Kapazität, die wetterbedingte Stromüberschüsse langfristig aufbewahren können. Mit einer Ausnahme: Die Speicherung des Ökostroms als Gas im vorhandenen Erdgasnetz. Diese noch junge Technik vom Forschungsinstitut ZSW, dem Fraunhofer IWES und der Firma SolarFuel soll jetzt noch weiter ausreifen. Seit Juli errichten die Partner am ZSW in Stuttgart eine im Vergleich zur ersten Anlage um den Faktor 10 umfangreichere Versuchsanlage mit 250 Kilowatt Eingangsleistung.
Ziel ist, die Technik für einen großen Maßstab betriebsbereit zu machen. Die Fertigstellung soll im Sommer 2012 sein. Die Ergebnisse werden auch in das noch deutlich größere „e-gas-Projekt“ der Audi AG einfließen. SolarFuel errichtet für den Autobauer bis 2013 eine erste Anlage im industriellen Maßstab von rund sechs Megawatt.
„Die neue Versuchsanlage ist für die Produktion von über zehn Kubikmetern erneuerbarem Methan pro Stunde ausgelegt“, sagt Dr. Michael Specht, der Leiter des ZSW-Fachgebiets Regenerative Energieträger und Verfahren. „In der Anlage mit den Abmessungen von zwei Containern ist die gesamte Technik zur Umwandlung von Strom in Gas untergebracht.“
Ein Elektrolyseur zerlegt mit Strom Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff. Eine Vorrichtung zur Methanisierung führt dann dem Wasserstoff Kohlendioxid zu, daraus entsteht unter Einwirkung von Katalysatoren das Methan. Methan ist im Erdgas zwischen 80 und 99 Prozent enthalten und lässt sich deshalb ohne Weiteres in die bestehende Erdgasinfrastruktur einbinden. Das neue Projekt wird vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) finanziell gefördert.
Die Anschlussleistung beträgt 250 Kilowatt (kW). Bei der ersten Anlage 2009 waren es noch 25 Kilowatt. Die Anlage ist so konstruiert, dass sie an einer Biogasanlage betrieben werden kann, Kohlendioxid aus Biogas ist dann nutzbar. „Mit der größeren Anlage wollen wir die Technik weiterentwickeln und optimieren“, erläutert Gregor Waldstein, Geschäftsführer von SolarFuel. „Das ist ein weiterer Fortschritt auf dem Weg zur Serienreife.“
Um die wachsenden Ökostromüberschüsse in das Energiesystem zu integrieren, braucht es künftig deutlich mehr Stromspeicher. „Pumpspeicherkraftwerke sind in Deutschland nur noch geringfügig ausbaubar, Batterien können nur kurzfristig speichern, bei Wasserstoff stellt die Infrastruktur einen begrenzenden Faktor dar“, weiß Mareike Jentsch, Projektleiterin für das Fraunhofer IWES. „Wird erneuerbarer Strom jedoch in Methan umgewandelt, steht der Ökoenergie das gesamte deutsche Erdgasnetz mit großen Speicherkapazitäten zur Verfügung.“
Methan sei außerdem langfristig lagerfähig. So sei eine Speicherung massiver erneuerbarer Überschüsse über eine lange Zeit problemlos möglich – und zugleich bei einem geringen Ökostrom Angebot die nachhaltige Deckung der Nachfrage sichergestellt. Das Gas kann etwa in effizienten Gaskraftwerken mit KWK-Technik rückverstromt werden oder in Mini-BHKWs in Wohnhäusern Verwendung finden.
Oder aber in Erdgasautos. Diesen Vorteil hat auch Audi erkannt. Der Autobauer aus Ingolstadt setzt die neue Technologie als Erster in die Praxis um: 2013 soll im emsländischen Werlte eine industrielle Pilotanlage in Betrieb gehen. Die Lerneffekte aus der 250-kW Anlage werden unter anderem dafür genutzt. Die Großanlage produziert das erneuerbare Methan, von Audi „e-gas“ genannt, mit rund sechs Megawatt Anschlussleistung. Damit wird die Anlage noch einmal 25mal so groß wie die neue Anlage am ZSW. Audi-Kunden können dann klimaneutrale Mobilität kaufen.
Die neue Technik ist Ergebnis einer Kooperation: Die Verfahrenstechnik stammt vom Zentrum für Sonnenenergie und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW). Konzepte zur Einbindung in das Stromnetz hat das Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES entwickelt. SolarFuel sorgt als Anlagenbauer für die Industrialisierung und Kommerzialisierung der Anlagen im Megawattbereich.
Quelle: Zentrum für Sonnenenergie und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg ZSW