Shell pusht Power to Gas – trotz man­geln­der Wirt­schaft­lich­keit

PtG-Anlage des Stadtwerkeverbundes Thüga. Foto: Mainova / Joachim Storch Power to Gas, PtG, P2G, Shell, Wasserstoff
PtG-Anlage des Stadtwerkeverbundes Thüga. Foto: Mainova / Joachim Storch

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.

4 Kommentare

  1. bitte löschen, falls auch dieser Versuch die Links nach­zu­rei­chen miss­glückt — warum gibt es eigent­lich keine Vor­schau ?

    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

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

  3. 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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