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Power2Gas, Förderinitiative "Energiespeicherung":

Seit Sommer 2012 treiben die Bundesministerien für Wirtschaft und Technologie (BMWi), für Umwelt (BMU) sowie für Bildung und Forschung (BMBF) eine gemeinsame Förderinitiative "Energiespeicher" voran, die insgesamt 60 Forschungsprojekte finanziell unterstützt. Zielsetzung der unter dem Dach des  Teilrojektes „Wind-Wasserstoff-Kopplung“ erfassten Projekte und Initiativen sei es, einerseits den Wirkungsgrad der Elektrolyse, der Zerlegung von Wasser in Sauerstoff und speicherbarem Wasserstoff, zu maximieren, und andererseits die Kosten der Energiespeicherung in dieser  Form zu minimieren.

So haben sich im Verbund „ekolyser“ das Forschungszentrum Jülich, das Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft und Partner aus der Industrie zusammengetan. Dabei sollen verbesserte Komponenten für flexible PEM-Elektrolyseure entwickelt werden, dass heißt die Standzeit von Membranen verbessert, metallische Bipolarplatten für den anspruchsvollen Betrieb in Elektrolyseuren entwickelt und die Beladung mit teuren Katalysatoren reduziert werden.

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und die Hydrogenics GmbH wollen im Projekt „LastElSys“ lastwechselresistente Membran-Elektrolyse-Einheiten für PEM-Elektrolysesysteme entwickeln, die besser auf wechselnde Lasten reagieren können, die bei der Verwendung von Strom aus fluktuierenden erneuerbaren Energien auftreten. Die Technische Universität Berlin beschäftigt  sich mit der Entwicklung hochaktiver aber zugleich auch preisgünstiger Elektrolysekatalysatoren für beide Teilreaktionen der Wasserstoffelektrolyse. Ziel des Vorhabens sei es, die Wirtschaftlichkeit der Energiespeicherung in Form von Wasserstoff  zu verbessern.

Power2Gas, Wasserstoff:

Weil sich ihre Speicherleistung nur auf wenige Stunden oder Tages beschränkt, sind Punpspeicher- und Druckluftspeicherkraftwerke nicht in der Lage, regelmäßige Stark- und  Schwachwindperioden im Mehrwochen- oder gar MehrMonatsturnus auszugleichen, was als technische Anforderung aber pätestens ab 2040 unausweichlich wird. Dagegen erreichen Wasserstoff bzw. seine Synthese mit Kohlendioxid zu Methan nicht nur eine sehr hohe Energiedichte, sondern können theoretisch in natürlichen oder künstlichen Hohlräumen gespeichert und mittels Brennstoffzellen, Gasturbinen oder -motoren rückverstromt werden. Weil  eine H2-Methanmischung in GuD-Kraftwerken wieder leicht verstrombar ist. könne auf eine ausgereifte Technologie zurückgegriffen werden, ohne dass zusätzliche neue Infrastrukturen geschaffen werden müssten (Quelle).

Der Begriff Power2Gas steht für ein Konzept, bei dem überschüssiger Strom dazu verwendet wird, per Wasserelektrolyse Wasserstoff (H2) zu produzieren und bei Bedarf in einem zweiten Schritt unter Verwendung von Kohlenstoffdioxid (CO2) in synthetisches Methan (CH4) umzuwandeln. Wasserstoff wird durch Elektrolyse von Wasser erzeugt und kann direkt in das Gasnetz eingespeist oder in Großspeichern wie Salzkavernen zwischengespeichert werden. Die zur Elektrolyse benötigte elektrisch  (Quelle)e Energie wird mittels einer Windkraftanlage oder durch Solarzellen erzeugt. Gegen eine zu hohe Wasserstoffkonzentrationen sprechen letztendlich nicht nur mögliche Materialschäden an Gasleitungen, Verdichtern und anderen gastechnischen Anlagen, sondern vor allem sicherheitstechnische Fragen zur Vermeidung einer Knallgasreaktion (Quelle).

Power2Gas, Methan.:

Dem synthetisch hergestellten Methangas wird auf Grund seiner Speicherfähigkeit eine besondere Rolle im Bereich der regenerativen Energien zugeschrieben. Wie synthetisches Erdgas kann es in das bereits vorhandene Erdgasnetz eingespeist werden und ermöglicht so die Speicherung und den Transport der Energie zum Verbraucher und kann so das elektrische Netz entlasten. Als Speicher für das Methan könnte die bestehende Erdgasinfrastruktur, also das Gasnetz mit den angeschlossenen Untertagespeichern, verwendet werden.“

Während Wasserstoff als EE-Gas lediglich der Elektrolyse bedarf, laufen die meisten Verfahren zur EE-Gas-Produktion in Form von Methan chemisch ab und erfordern einen hohen Druck, eine hohe Temperatur, CO2-Konzentration und -Reinheit. Bisher ist die Gewinnung von CO2 aus Luft oder industriellen Quellen noch zu kostspielig, um sich zu rentieren. Das Auffangen einer Tonne CO2 kostet bis zu 500 Euro. Bei der Rückverstromung von CO2 entstehen Energieverlust von 50 bis 67 Prozent. Der daraus ergebende durchschnittliche EE-Gaspreis von 80 Euro pro Megawattstunde liegt um das Dreifache höher als Preis für konventionelles Erdgas (Quelle).