Weltweit wird immer mehr Strom aus Wind und Sonne gewonnen. Bisher fehlt es jedoch an Stromspeichern. Deutsche Forscher untersuchen deshalb die Möglichkeit, erneuerbare Elektrizität im Erdgasnetz zu speichern, indem sie den Strom in synthetisches Erdgas umwandeln. Das Verfahren wurde vom Zentrum für Sonnenenergie und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) in Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES entwickelt.
Der Vorteil der Technik: Die Erdgasinfrastruktur kann zur Speicherung genutzt werden. Eine im Auftrag von Solar Fuel in Stuttgart errichtete Demonstrationsanlage läuft bereits erfolgreich. Ab 2012 soll eine deutlich größere Anlage mit 10 MW Leistung entstehen. Dazu haben sich die beiden deutschen Forschungseinrichtungen mit der Firma Solar Fuel Technology aus Salzburg zusammengeschlossen. Das Verfahren zur Erdgasherstellung kombiniert die Wasserstoff-Elektrolyse mit der Methanisierung. „Unsere Stuttgarter Demonstrationsanlage spaltet aus überschüssigem erneuerbarem Strom Wasser per Elektrolyse auf. Dabei entsteht Wasserstoff und Sauerstoff“, erklärt Dr. Michael Specht vom ZSW. „Durch eine chemische Reaktion des Wasserstoffs mit Kohlendioxid entsteht Methan – und das ist nichts anderes als Erdgas, nur synthetisch erzeugt.“
Mit dem Ausbau der erneuerbaren Energien wächst der Bedarf für neue Speichertechniken. „Bisher haben wir Gas in Strom umgewandelt. Jetzt denken wir auch in die andere Richtung“, erklärt Dr. Michael Sterner vom Fraunhofer IWES, wo die systemtechnischen Aspekte des Verfahrens erforscht werden. „So können Überschüsse von Wind- und Sonnenenergie gespeichert werden. Wenn der Wind kräftig bläst, erzeugen die Windräder oft mehr Strom, als aktuell benötigt wird. Dieses Überangebot zeigt sich an der Strombörse immer häufiger durch negative Strompreise.“
Vorhandene Infrastruktur lässt sich als Speicher nutzen
„Bei der Entwicklung der Technik hat sich das ZSW von zwei Kernfragen leiten lassen“, erklärt Michael Specht: „Welche Speicher bieten eine ausreichende Kapazität für die je nach Wind und Wetter unterschiedlich stark anfallenden erneuerbaren Energien? Und welche Speicher lassen sich am einfachsten in die bestehende Infrastruktur integrieren?“ Das Speicherreservoir des sich durch Deutschland erstreckenden Erdgasnetzes ist groß: Es beträgt über 200 Terawattstunden – der Verbrauch von mehreren Monaten.
Die Integration in die Infrastruktur ist einfach: Das Erdgassubstitut kann wie herkömmliches Erdgas einfach in das Versorgungsnetz, in Pipelines und vorhandene Speicher eingespeist werden. Die neue Technik will die Aufnahme hoher Anteile fluktuierender Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in das Energiesystem ermöglichen. „Das neue Konzept ist ein wesentlicher Baustein für die Integration erneuerbarer Energien in ein nachhaltiges Energiesystem“, ergänzt Sterner.
Der Wirkungsgrad bei der Umwandlung von Strom zu Methan beträgt über 60 %. Die derzeit vorherrschende Technologie in Deutschland für die kurzfristige Energiespeicherung sind Pumpspeicherkraftwerke, die allerdings höhere Wirkungsgrade von 70 bis 85 % haben. Die Kapazität für diese Technologie ist jedoch nur noch geringfügig ausbaufähig und sie ist wegen ihres Landschaftsverbrauchs umstritten.
