Strom-zu-Gas-System ermöglicht massive Speicherung erneuerbarer Energie
In den vergangenen Jahrzehnten hat Europa einige der weltweit schärfsten Umweltnormen und ambitionierte Klimastrategien eingerichtet, um eine nachhaltige Zukunft zu gestalten. Die Bekämpfung des Klimawandels und die Minderung von Treibhausgasemissionen durch effiziente erneuerbare Energiesysteme stehen ganz oben auf der Agenda. Derzeit wird die Erzeugungskapazität für erneuerbare Energie auf etwa 20 % geschätzt, laut der Internationalen Energieagentur soll diese jedoch zwischen 2019 und 2024 auf 50 % steigen. In bestimmten Ländern gibt es Pläne, die Ressourcen für die Stromversorgung bis 2050 auf 100 % erneuerbare Energie umzustellen. Diese Szenarien im Bereich erneuerbare Energie bringen viele Vorteile mit sich, sie sind jedoch auch mit erheblichen Herausforderungen verbunden. Wind- und Solarstrom sind überaus unstetig – die elektrische Ausgangsleistung kann nicht jederzeit genutzt werden, um den schwankenden Strombedarf der Gesellschaft zu decken. „Die Energiespeicherung spielt eine wichtige Rolle, um das Angebot und die Nachfrage in Einklang zu bringen, und hilft durch die Entkopplung der Energieerzeugung von der Energieverwendung bei der Schaffung eines flexibleren und zuverlässigeren Netzsystems. Auf lange Sicht kann die angesammelte Kapazität auf Terrawattstunden-Werte anwachsen – dies macht zweifelsohne die Entwicklung neuer Energiespeicherungslösungen erforderlich“, bemerkt Fabio Sarnataro, Koordinator des EU-finanzierten Projekts ProGeo.
Strom zu Gas – ein entscheidender Bestandteil der Energiewende
Die Strom-zu-Gas-Technologie steckt zwar noch in ihren Kinderschuhen, ist jedoch eine der wenigen sinnvollen Optionen für Energiespeicherungslösungen im großen Maßstab. Die Umwandlung erneuerbarer Energie in Methan ermöglicht das langfristige Speichern hoher Energiemengen in bestehenden Gasinfrastrukturen. Die am ProGeo-Projekt arbeitenden Forschenden entwickelten erfolgreich eine modulare Strom-zu-Gas-Einheit für 500 kW. Das System kann Strom speichern, indem „sauberer“ Wasserstoff (der durch Wasserelektrolyse gewonnen wird) und CO2 mit hoher Flexibilität in Methan umgewandelt werden. „Die ProGeo-Lösung ist im Wesentlichen ein Prozess, bei dem überschüssiger oder kaum profitabler erneuerbarer Strom verwendet wird, um einen Elektrolyseur zu versorgen, und dann in Form von Methan zur späteren Verwendung entsprechend der Marktnachfrage gespeichert wird“, erklärt Sarnataro. Methan ist ein flexibler Energieträger, der nach der Reinigung in vielerlei Weisen verwendet werden kann. „Die Umwandlung von erneuerbarem Strom in Gas ermöglicht das mehrmonatige Speichern von Solar- und Windstrom im Gasnetz. Außerdem liefert Methan einen CO2-neutralen Brennstoff für das Heizen und das Transportwesen“, merkt Sarnataro an. Die Ergebnisse aus Demonstrationsaktivitäten zeigten, dass das neu entwickelte System 25 Nm3 Gas pro Stunde erzeugen kann, wobei aus CO2 zu 99 % reines Methan erzielt wird.
Potentielle Bereitstellung des Strom-zu-Gas-Systems
Die ProGeo-Lösung kann für kleine thermoelektrische und Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen von großem Nutzen sein. Das Strom-zu-Gas-System kann zum Speichern der Energie in Form von Methan verwendet werden, die bei Bedarf in Strom oder Wärme umgewandelt werden kann. „Betreiber thermoelektrischer Kraftwerke haben die Chance, sich zu entscheiden, ob die erzeugte Energie verkauft oder gespeichert werden soll, sodass der Verkauf von billigem Strom in geringen Stoßzeiten vermieden wird“, erklärt Cristina Torrisi, leitende Verwalterin öffentlicher Mittel bei Labor Srl. Außerdem kann das ProGeo-System die Nachhaltigkeit des Strom-zu-Gas-Umwandlungsprozesses erhöhen. Die Einbindung des Strom-zu-Gas-Systems in eine Biogasanlage stellt nicht nur einen geschlossenen Kohlenstoffkreislauf sicher, sondern kann sich auch als besonders effizient erweisen: Durch die Umwandlung von CO2, das in einem Biogasstrom enthalten ist, kann die Menge des erzeugten Methans fast verdoppelt werden. Die ProGeo-Lösung ist eine der effizientesten, preiswertesten Alternativen zu einer CO2-neutralen Wirtschaft und trägt dazu bei, das Stromnetz in Balance zu halten.
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