Power to Gas bleibt zu ineffizient

Power to Gas-Anlage des Stadtwerkeverbundes Thüga, die 60 Kubikmeter Wasserstoff pro Stunde produzieren kann. Nach Unternehmensangaben kommt sie in dieser Stufe auf einen Wirkungsgrad von bis zu 77 Prozent. Foto: Mainova / Joachim Storch
Power to Gas-Anlage des Stadtwerkeverbundes Thüga, die 60 Kubikmeter Wasserstoff pro Stunde produzieren kann. Nach Unternehmensangaben kommt sie in dieser Stufe auf einen Wirkungsgrad von bis zu 77 Prozent. Foto: Mainova / Joachim Storch

Power to Gas soll eine der Schlüsseltechnologien der Energiewende sein. Doch das Verfahren ist und bleibt inef­fi­zi­ent, soll es wirk­lich als Stromspeicher die­nen.

Besonders von der Gaswirtschaft wird immer wie­der Power to Gas als mög­li­che Technologie für die Energiewende ins Spiel gebracht. „Das Energiespeicherkonzept Power-to-Gas umfasst die Umwandlung von elek­tri­scher Energie mit­tels Wasserelektrolyse in die ener­gie­rei­chen Gase (che­mi­sche Energie) Wasserstoff (H2) und – nach optio­nal anschlie­ßen­der Methanisierung – Methan (CH4). Im Gegensatz zu elek­tri­scher Energie kön­nen diese Gase in gro­ßen Mengen gespei­chert wer­den. Analog zu elek­tri­scher Energie ist deren Verwendung neben einer Rückverstromung sek­to­ren­über­grei­fend zur Wärmeerzeugung sowie für Mobilitätsanwendungen mög­lich“, beschreibt Springer-Autor Martin Zapf in sei­nem Buchkapitel Power-to-Gas – Stand der Technik und Einsatzmöglichkeiten auf Seite 165 das Konzept.

Als Stromspeicher – und als sol­ches würde die Technologie im Rahmen der Sektorkopplung vor allem gebraucht, ist Power to Gas jedoch zu inef­fi­zi­ent. Finanziell ist sie eben­falls ein Desaster. Die mehr­fach tech­no­lo­gi­sche Verwandlung des Ausgangsstoffes Strom las­sen eine Kilowattstunde rück­ver­strom­ten Power to Gas etwa zwei Euro kos­ten. …


Gekürzt. Geschrieben für Springer Professional. Der kom­plette Beitrag ist hier zu lesen.

Mit den Zielen der Energiewende beschäf­tigt sich Energieblogger-Kollege Björn Katz hier auf sei­nem Blog Stromauskunft.

3 Kommentare

  1. Hallo Frank,

    “ Ich denke, wir haben bald deut­lich effi­zi­en­tere Speicher, mit denen sich elek­tri­sche Energie direkt spei­chern lässt “

    davon bin ich eben­falls über­zeugt – nur ist das erst grob ein Drittel der not­wen­di­gen Primärenergie die nicht nur D jähr­lich noch immer haupt­säch­lich fos­sil ver­brät.

    Was neben der „instant Nutzung“ von Elektrizität – gleich­gül­tig ob nun aus WKA oder PV – benö­tigt wird, sind „Speichermedien“ mit einem wenigs­tens zu fos­si­len „Kraftstoffen“ ver­gleich­ba­rem hohen Energiegehalt. „Brennwert / Heizwert“ fest oder wenigs­tens flüs­sig. Ersteres schei­det (jeden­falls nach mei­nem Kenntnisstand) als synt. Erzeugnis wohl aus. Bleiben flüs­sig und oder gas­för­mig übrig.

    Sehr anschau­lich die­ses Bild aus WIKIPEDIA : Energiedichte

    „Energiedichte“, aber auch Transport, Lagerung sind neben der kom­plet­ten „Herstellungskette“ für die unter­schied­li­chen Anwendungen aus­schlag­ge­bend. Wer ein­fach nur das „Zuviel“ an Energie wind- bzw. son­nen­rei­cher Tage „irgend­wie“ zwi­schen­spei­chern möchte, mag ja mit der Energiedichte von Akkumulatoren ver­schie­de­ner Bauart glück­lich wer­den.

    Wer jedoch voll­wer­ti­gen „Ersatz“ für das Transportwesen benö­tigt, wird wohl kaum mit die­sen natur­ge­mäß gerin­gen „Abfallprodukten“ aus­kom­men.

    Vollwertigen Ersatz lie­fern aus­schließ­lich Elektrokraftstoffe (engl. Electrofuels). Vorausgesetzt „man“ inves­tiert in die Anlagen zur Gewinnung, so spie­len die unter­schied­li­chen Wirkungsgrade in der denk­bar schlech­tes­ten „Wirkungskette“ nur dann eine Rolle, wenn auch die zuvor pro­du­zierte Energie ihrer­seits per­ma­nent direkte Kosten, aber auch ver­steckte Kosten ver­ur­sacht.

    Was jetzt noch im Labormaßstab immens teuer ist, hat jede Menge Vorläufer, wo dies ver­gleich­bar ablief. PV – ist gerade mal ~65 Jahre alt (erste Nutzung in der Raumfahrt 1958) 1954 gelang es, die ers­ten Silizium­solarzellen mit Wirkungsgraden von bis zu 6 % zu fer­ti­gen. Muss ich wie­der­ho­len wer alles zu Anfang die PV (für ter­res­tri­sche Stromerzeugung) für völ­lig chan­cen­los hielt ? Hier wir­ken zuge­ge­ben nur wenige Komponenten zusam­men. Doch ent­schei­dend für die heu­tige welt­weite Verbreitung, war der „Skaleneffekt“ durch anfäng­li­che „Selbstsubvention“ – etwas, was nie­mand vor­aus­se­hen konnte – aber die grund­sätz­li­che Erwartung dabei war.

    Mein „Tipp“ ent­we­der es gelingt Landwirtschaft und Transport mit der dort benö­tig­ten Energie zu ver­sor­gen – bevor ernst­hafte Verteuerung durch Mangel an Quantität und Qualität fos­si­ler Kraftstoffe ein­tritt (ja ich weiß, sagte die Eintagsfliege das Wetter ist doch Heute wun­der­bar) oder die bereits exis­tie­ren­den Versorgungsprobleme wer­den mehr als nur „Hamburg“ kre­ieren.

    Was den „Gesamtwirkungsgrad“ angeht – aus dem WIKI : Kraftwerk mit Generator 40 % (0,40) * Transformator am Kraftwerk 99 % (0,99) * Transformator in der Nähe des Verbrauchers 95 % (0,95) * Elektromotor 90 % (0,90) = ~34% (0,34). Nicht berück­sich­tigt ist dabei die „Anergiekette“ vor dem Kraftwerk (Abbau, Transport usw.) und auch die Leitungsverluste sind nicht dimen­sio­niert.

    Das ist bei den ver­schie­de­nen Stufen von „power-to-gas“ bis „power-to-liquid“ nicht anders. Nur die „Nebenwirkungen“ fos­si­ler Kraftstoffe – gleich­gül­tig wel­che – sind im blo­ßen „Gesamtwirkungsgrad“ nicht erfasst. Krankheit – Umweltbeeinträchtigung usw. wird gegen Null gerech­net, weil diese sehr wohl exis­tie­ren­den Kosten mehr oder weni­ger ver­deckt auf­tre­ten und je nach Form der Beschaffung auch ganz andere Menschen „irgendwo“ auf der Welt betref­fen. So kann man sich die fos­si­len Nutzung wei­ter „gesund­rech­nen“ und bei den EE – wo die Kosten offen sicht­bar sind, als zu teuer, zu auf­wen­dig in der Herstellung und was es da sonst noch für Argumente geben mag, abqua­li­fi­zie­ren.

    Eine mög­lichst eben­falls dezen­trale „Stromerzeugung“ die als Ziel nicht pri­mär der Erzeugung von el. Strom zum Direkteinsatz, son­dern von der not­wen­di­gen Versorgungskapazität auf „power-to-gas“ bis „power-to-liquid“ abzielt, braucht kei­ner­lei „Standby Kraftwerke“. Was „eben noch“ Strom für „power-to-gas“ pro­du­ziert, kann einen Teil davon direkt ein­spei­sen. Das ist eine Frage des Standorts und preis­li­cher Vereinbarungen.

    Nur die Überkapazitäten einer 100prozentigen Stromerzeugung sinn­voll zu nut­zen, ist wenige als „die halbe Miete“. Ziel sollte jede Form von nütz­li­cher Exergie sein. Was da wie am bes­ten zusam­men­ar­bei­tet (Akkus – „power-to-gas“ – event. Rückverstromung) kann nur der Praxisbetrieb tat­säch­lich brin­gen. Gibt „man“ dabei diese Möglichkeit für „power-to-gas“ bis „power-to-liquid“ wegen „ungüns­ti­ger Kosten“ auf, wer­den andere diese Entwicklung auf­grei­fen und „wir“ dür­fen dann dort ein­kau­fen, zu was „wir“ selbst ent­we­der nicht die not­wen­dige Voraussicht, den not­wen­di­gen Mumm eine Risiko ein­zu­ge­hen, „alte Zöpfe abzu­schnei­den“ usw. usf. hat­ten.

    Gibt es nicht schon genug Beispiele (PV-Module, E-KFZ, Li Io Akkus usw.) wo genau das pas­siert ist ? Wäre ich noch jung, würde ich flucht­ar­tig D – Europa den Rücken keh­ren. Hier gibt es offen­sicht­lich nur Bürokraten, die nur solange funk­tio­nie­ren, wie „Schema F“ funk­tio­niert….

  2. „Power to Gas soll eine der Schlüsseltechnologien der Energiewende sein. Doch das Verfahren ist und bleibt inef­fi­zi­ent, soll es wirk­lich als Stromspeicher die­nen.“

    Na mit die­ser Einstellung kön­nen wir nur war­ten bis die Kohle, das Erdöl und das Erdgas alle sein wird. Dort inter­es­sie­ren so selt­same Aspekte wie der „Endwirkungsgrad“ sowieso nie­man­den. Kosten und beson­ders die der „Nebenwirkungen“ sind gut ver­steckt, bzw. sind „natür­li­che“ Begleitumstände fos­si­ler Nutzungsmethoden.

    Das Gute daran ist – „wir“ wer­den damit keine Probleme haben – was spä­tes­tens die Urenkel angeht, da mag das ja anders aus­se­hen. Doch da sind die meis­ten der Leser wohl schon tot….

    Mit jedem Zweifel an der Machbarkeit wir die „inter­sub­jek­ti­ven Wirklichkeit“ von all denen wei­ter gestärkt, wel­che sowieso nie­mals mit Energie jen­seits fos­si­ler Energie gerech­net haben. Wie viele der Zweifler und all jene die nur in „Geld“ den­ken (eine andere „inter­sub­jek­ti­ven Wirklichkeit“) wer­den nun fest­stel­len – ja – wir haben das schon immer gewusst…..

    • Hallo Rainer,
      ich denke den­noch, dass es eine Sackgasse ist. Die Wandlungen an Energie sind zu häu­fig und das Verfahren an sich, also die Elektrolyse, ja nun auch nicht mehr so jung, als dass man hier noch große Lernkurven erwar­ten könnte. Ich denke, wir haben bald deut­lich effi­zi­en­tere Speicher, mit denen sich elek­tri­sche Energie direkt spei­chern lässt – und das ist immer effi­zi­en­ter.

      Dein Frank

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