PtG-Anlage, eine der Kerntechnologien der neuen Wasserstoffwirtschaft. Foto: Mainova / Joachim Storch

Shell pusht Power to Gas – trotz mangelnder Wirtschaftlichkeit

von | 15. März 2017

Die aktuelle Shell Wasser­stoff­studie „Energie der Zukunft? Nach­haltige Mobilität durch Brenn­stoff­zelle und H2“, die der Energie-​Multi gemeinsam mit dem Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie erstellte, widmet sich auch Power to Gas.

Der Grund ist nahe liegend. Bisher wird Wasser­stoff zu 95 % aus Erdgas gewonnen, und zwar durch Dampf­re­for­mierung. Die rest­lichen 5 % erfolgen aus Strom mittels Elek­trolyse, davon jedoch nur wieder ein verschwindend geringer Teil aus Erneu­er­baren Strom, in aller Regel Windkraft.

Grafik: Shell Energieverbrauch Power to Gas

Grafik: Shell

Preise bleiben hoch

Für den Blick in die Zukunft wird dabei ein Blick auf die Vergan­genheit gewagt, um die gegen­wärtige Preis­bildung einzu­schätzen. Die Forscher kommen nach reichlich studierten Studien zu folgendem Schluss:

Es fällt auf, dass die Band­breite der Bereit­stel­lungs­kosten aus der zentralen Erdgas­re­for­mierung gering ist. Erzeu­gungs­kosten zwischen ein und zwei Euro pro Kilogramm Wasser­stoff (Mittelwert hier 1,4 €/​kg) können damit als derzeit sehr wahr­scheinlich angesehen werden. H2 aus zentralen und dezen­tralen Elek­tro­ly­se­an­lagen kann demnach zu Erzeu­gungs­kosten zwischen knapp sechs (für die zentrale Anlage) und etwas unter 8 €/​kg (für die dezen­trale Elek­trolyse) bereit­ge­stellt werden. Eine wesent­liche Eingangs­größe neben der Auslastung und den geleis­teten Voll­last­stunden ist der Strom­preis, der in den betrach­teten Quellen zwischen 6,5 und 10 Eurocent/​kWh schwankt.

Da schluckt der Betrachter. Aus der Praxis sind ganz andere Zahlen geläufig (mehr dazu hier). Doch nehmen wir mal an, dass diese hier vorge­tra­genen Annahmen realis­tisch sind, so bleibt der Strom aus der Elek­trolyse (hier mit klas­si­schem, also Kohle- oder Atomstrom) um knapp das sechs­fache höher als bei der Gewinnung aus Erdgas.

Grafik: Shell Preise Power to Gas

Grafik: Shell

Keine steile Lernkurve

Legt man eine steile Lernkurve zugrunde, die etwa dem Preis­verfall bei der Photo­voltaik zukommt, wäre es sicher bis 2030 machbar, einen halbwegs markt­ad­äquaten Preis mittels Elek­trolyse und dann auch mit Erneu­er­barem Strom zu erzielen. Doch die Wissen­schaftler schreiben auch folgendes:

Signi­fi­kante Kosten­sen­kungs­po­ten­ziale, die bis 2030 aller­dings noch nicht ausge­schöpft sein dürften, werden vor allem für die dezen­trale Erdgas­re­for­mierung, die zentrale Elek­trolyse … erwartet.

Sprich: die dezen­trale Elekrolyse, die dem Power-​to-​Gas-​Prinzip zugrunde liegt, ist hier gar nicht erwähnt, eine signi­fi­kante Kosten­senkung also nicht zu erwarten. Die Preise dieser Tech­no­logien werden also auch nach 2030 nicht am Markt bestehen können. Das hatten aber auch schon andere Wissen­schaftler so gesehen. So gesehen also keine neuen Erkent­nisse zum umstrit­tenen Thema Power to Gas.


Dass der umge­kehrte Weg, näm­lich aus Gas Strom zu machen, wie­der en vogue ist, beschreibt Energieblogger-​Kollege Björn Katz hier auf sei­nem Blog strom­aus­kunft.

Frank Urbansky

Freier Jour­na­list und Fach­au­tor, unter anderem für die Fach­ma­ga­zine und Portale Brenn­stoff­spie­gel, Uniti; DW Die Woh­nungs­wirt­schaft und Immo­bi­li­en­wirt­schaft; Haufe-Lexware; Energie&Management; IVV, Huss Medien; Motor­tech­ni­sche Zeit­schrift und Sprin­ger­Pro­fes­sio­nal; Sprin­ger Fachverlag; SHK Profi und tab, Bau­ver­lag; stadt+werk, k21

4 Kommentare

  1. Rainer
    • Frank Urbansky

      Jetzt funk­tio­niert doch alles, danke.

  2. Rainer

    toll, die verspro­chenen Links schön als HTML verpackt funk­tio­nieren leider nicht – nun ja Tante Googel hilft hoffentlich…

  3. Rainer

    Wirklich keine neuen Erkenntnisse ?

    Ich geb es ja zu, auch mir ist das folgende erst wieder einge­fallen. Gerade laufen in mehreren unteren Verwal­tungs­ge­richts­in­stanzen landesweit Prozesse der DUH – diese wurden inzwi­schen ausge­setzt, weil bis frühestens Herbst 2017 das höchst­in­stanz­liche Bundes­ver­wal­tungs­ge­richt (Leipzig) ein abschlie­ßendes Urteil zu den anste­henden Fahr­ver­boten von Diesel­fahr­zeugen in Umwelt­zonen der meisten größeren Städte in D fällen wird.

    Der Grund explizit Diesel­fahr­zeuge „unterhalb” EURO 6 ein gene­relles Fahr­verbot zu erteilen, liegt hier bei den hohen Stick­stoff­di­oxid­grenz­werte die sich bei der Nutzung von fossilem Diesel ohne spezielle Maßnahmen nicht vermeiden lassen. Warum das so ist, und welche sonstige Emis­sionen (Feinstaub) ebenfalls zum Verbot „zwingen”, kann wohl jeder im WWW selbst recherchieren.

    Was hat das nun wieder mit PtG aus EE zu tun ? Nun seit Jahren wird auch mit Staatsgeld im Bereich der OME (Oxyme­thy­len­ether) geforscht. Die folgenden Links zeigen detail­liert was es da geht. Hier zunächst ein Zitat von der WEB-​Seite der ” Tech­nische Univer­sität Darmstadt – Institut für Verbren­nungs­kraft­ma­schinen und Fahrzeugantriebe”

    »Zukünftige Antriebs­tech­no­logien sind primär nach den Kriterien CO2-​Neutralität und nach­hal­tiger Verfüg­barkeit zu bewerten. Wünschenswert ist ein Kraft­stoff, mit dem es möglich ist, die Abgas­emis­sionen drastisch zu redu­zieren oder noch besser ein „Sub-​Zero-​Kraftstoff“, der das Potenzial besitzt, im Zusam­men­spiel mit Motor und Abgas­nach­be­handlung die Immis­si­ons­si­tuation in Ballungs­räumen sogar zu verbessern. Nach­ge­ordnete Faktoren sind die ökono­mische Wett­be­werbs­fä­higkeit und die Funk­tio­na­lität, z. B. in Bezug auf Reich­weite und Komfort.

    Eine viel­ver­spre­chende Möglichkeit hierfür bieten synthe­tische Oxygenate in Form von C1-​Kraftstoffen. Ein Kraft­stoff, der in diese Kategorie fällt, ist Oxyme­thy­len­ether (OME). Es wird hierbei der NOx-​/​PM-​Trade-​Off durch das Vorhan­densein von Sauer­stoff im Kraft­stoff selbst vermieden. So wird die Oxidation aus den fetten Zonen in den Kraft­stoff­tropfen heraus unter­stützt. Die Verbrennung läuft also rußfrei ab, was sich an einer gravi­me­tri­schen Messung in Abbildung 1 im Vergleich der beiden Filter­proben widerspiegelt.<>Bei der Herstellung von E‑Fuel wird so viel CO2 aus der Atmo­sphäre bezie­hungs­weise der Biosphäre entnommen wie später bei der Verbrennung frei­ge­setzt wird. Es sind daher CO2-​neutrale Kraft­stoffe. Sie werden aus rege­ne­rativ erzeugtem Strom hergestellt.
    „Mit Hilfe von Elek­trolyse kann man Strom in Wasser­stoff umwandeln und durch Zugabe von CO2 Kraft­stoffe erzeugen”, beschreibt Stefan Pischinger vom Lehrstuhl für Verbren­nungs­kraft­ma­schinen an der RWTH Aachen das Verfahren. Auf diese Weise kann Gas oder flüssiger Kraft­stoff herge­stellt werden.
    Das ist die soge­nannte „Power-To‑X”-Methode. In Deutschland testen die ersten Firmen das Verfahren. <>OME sind orga­nische Verbin­dungen (CH3O(CH2O)nCH3), die aufgrund ihres hohen Sauer­stoff­ge­halts die Schad­stoff­bildung bereits im Verbren­nungs­stadium unter­drücken. Aller­dings stellt die wirt­schaft­liche Produktion der OME im tech­ni­schen Maßstab noch eine Heraus­for­derung dar. Daran wird im Rahmen des Projekts geforscht. Bereits 2010 stellten die Forscher an der TU Kaisers­lautern zusammen mit der Firma BASF das bislang einzige, groß­tech­nisch verfügbare Verfahren vor, nach dem mitt­ler­weile weltweit erste Produk­ti­ons­an­lagen in Betrieb gehen. Diese Tech­no­lo­gie­füh­rer­schaft soll weiter ausgebaut werden. Burger erläutert: „Aktuell entwi­ckeln wir in unserem Labor ein inno­va­tives und deutlich effi­zi­en­teres Verfahren, dass ohne teure Zwischen­pro­dukte auskommt und OME direkt aus seinen Haupt­be­stand­teilen Methanol und Form­aldehyd synthe­ti­siert. Neben OME entsteht dabei lediglich Wasser.”«

    Wenn ich mit dem was ich da „herauslese” nicht völlig daneben liege, bieten sich hier gleich vier Lösungen an
    1. Die aus EE (WKA) gewonnene el. Energie kann „vor Ort” bleiben – teurer Netz­ausbau kann zumindest reduziert werden
    2. gewonnene el. Energie kann unbe­grenzt sowohl gespei­chert, als auch mit ganz normalen Tankwagen trans­por­tiert werden
    3. sämtliche bislang fossil betriebene KFZ – Verkehr – Land­wirt­schaft usw. können damit betrieben werden – Parti­kel­filter und teuer Kata­ly­sa­toren können entfallen
    4. Neben dem Drittel EE zur Strom­erzeugung, könnte so das Drittel für Verkehr ebenfalls über längst vorhandene EE-​Generatoren erzeugt werden. Die Standorte für WKA und Erzeu­gungs­an­lagen für PtG /​PtX lassen sich lokal inte­grieren, die Über­tra­gungs­ver­luste können mit den Wirk­ver­lusten positiv verrechnet werden 

    Das sollte erst einmal genügen – wird daraus nichts gemacht, würde mich das nun nicht wirklich verwundern.… viel­leicht machen die Chinesen ja was draus.…

    Forscher treiben die Entwicklung von Kraft­stoff­ad­di­tiven voran

    TUM Kraft­stoffe, die keine schäd­lichen Abgase produzieren

    TU Kaisers­lautern Oxyme­thy­len­ether (OME): Eine Alter­native zur teuren Abgas­nach­be­handlung bei Dieselmotoren

    TU Darmstadt „OME (Oxyme­thy­len­ether)”

    SPON Synthe­tische Kraft­stoffe Hoff­nungs­träger für ein Auslaufmodell

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