Energiesysteme

Wohin mit dem Strom?

Das virtuelle Institut »Strom zu Gas und Wärme« veröffentlicht Forschungsergebnisse – inklusive Handlungsempfehlungen für Kommunen. Eine lautet: Power-to-X-Anlagen integrieren, um das Stromnetz zu entlasten.

30. Januar 2019
Electric towers with a blue cloudy sky
(Bild: ugibugi – Fotolia)

An der Studie arbeiten sieben Forschungsinstitutionen aus NRW im Auftrag der Landesregierung an einer Weiterentwicklung dieser Flexibilitätsmaßnahmen unter Einbeziehung des Energiemarktes, der Netzstabilität und des stetig wachsenden Gesamtsystems.

Die Forschungsaktivitäten des Hauptprojekts der Jahre 2015–2017 wurden nun im Rahmen eines Abschlussberichts veröffentlicht. Die Ergebnisse zur Integration von Flexibilitätsoptionen ins Energiesystem stehen in fünf Bänden plus Management Summary als Download zur Einsicht bereit.

Analyse von Power-to-X-Technologien

Mit Fokus auf den Verkehr und die Industrie wurden in einer Systemanalyse Langfristszenarien betrachtet, die mit unterschiedlichen Strategien das Ziel einer Treibhausgasreduzierung verfolgen. Der Beitrag, den Power-to-X-Technologien zu diesem Ziel leisten können, floss anschließend in ein integriertes Strommarkt- und Stromnetzmodell ein.

Weiterhin erfolgten durch Pfadanalysen Standortanalysen für Power-to-X-Anlagen. Die Pfadanalyse von Fraunhofer Umsicht, die auf Power-to-X-Technologien Bezug nimmt, beschreibt ein sogenanntes »3-Säulen-Modell«, heißt es in einer Mitteilung. Es umfasst sowohl die direkte Verwendung von Strom für energieintensive Prozesse als auch Methoden, mit denen schwer aufzuarbeitende Ressourcen erschlossen werden können sowie »Carbon-Capture-and-Utilisation-(CCU) Verfahren«.

Bei Letzteren wird mit Hilfe von elektrischem Strom Wasserstoff erzeugt, der grundsätzlich dazu verwendet werden kann aus CO2 chemische Grundstoffe oder Treibstoffe herzustellen. Zur Identifizierung und Bewertung möglicher Produkte wurden Produktrouten mit Primär- und Folgeprodukten vorgestellt.

Demonstrationsanlage für Power-to-Gas-Technologie

Im Rahmen der experimentellen Untersuchungen wurde durch das Forschungszentrum Jülich eine Anlage zur Demonstration der Power-to-Gas-Technologie errichtet und in Betrieb genommen. Ergänzend zu der Elektrolyse und auf einer chemischen Methanerzeugung basierenden Demonstration des PtG-Verfahrens wurde bei Fraunhofer Umsicht ein biologisches Verfahren zur Herstellung von Methan aus CO2 an einer eigens hierzu entwickelten Technikumsanlage untersucht.

Als biologische Komponente kamen dabei Bakterien zum Einsatz, die unter anaeroben Bedingungen CO2 und Wasserstoff zu Methan verarbeiten können. Der Wasserstoff wird, so wie es auch bei der chemischen Methanisierung der Fall ist, durch eine Elektrolyse bereitgestellt. Die Ergebnisse der Untersuchungen haben gezeigt, dass bei der Umsetzung des Verfahrens der Stofftransport zu den Mikroorganismen ein entscheidender Faktor ist, der für eine industrielle Umsetzung weiter verbessert werden muss.