Beim weiteren Zubau von Windkraft- und Photovoltaik-Anlagen stellt sich die Herausforderung, überschüssige Strommengen aus wind- und sonnenreichen Zeiten in Zeiten mit zu geringem erneuerbaren Ertrag verfügbar zu machen. Eine vielversprechende Möglichkeit ist die Erzeugung von gasförmigen Brennstoffen, bekannt unter dem Begriff „Power to Gas“. In einem ersten Schritt könnte mit überschüssigem Strom aus Wasser durch Elektrolyse Wasserstoff erzeugt werden, der im Gasnetz mit einem Anteil von 2 bis 5 % (örtliche Konzentration) gespeichert werden kann (vgl. Bericht von TGA Fachplaner: Gas aus Windstrom kommt auf dem Markt).
Überschussstrom wird zu Methan
Methan (CH 4 ) ist für die Speicherung jedoch viel besser als Wasserstoff (H 2 ) geeignet. Methan hat eine höhere Energiedichte und ist nahezu 100 % kompatibel zu Erdgas und zum deutschlandweit vorhandenen Gasnetz inklusive seinen großen Speicherkapazitäten. Dazu hat der Geschäftsführer des zur Viessmann Group gehörenden Unternehmens Microbenergy, Ulrich Schmack, am 13. Juni 2012 während einer Strategiekonferenz der dena ein neues Konzept zur Methanherstellung vorgestellt: Dabei wird (Überschuss)Strom in einer Elektrolyse verwendet, um Wasserstoff aus Wasser herzustellen. Der Wasserstoff wird anschließend in einem biologischen Verfahren in Methan umgewandelt. Das dazu benötigte Kohlendioxid kann beliebigen Ursprungs sein. Aus energiewirtschaftlichen Gründen bietet sich jedoch mit großen Synergien der Biogasanlagenpark als hocheffiziente CO 2 -Quelle an.
Verdopplung des Speichervolumens
Die Kopplung von bestehenden Biogasanlagen mit dem Power-to-Gas-Konzept könnte das aktuell verfügbare, dezentrale Speichervolumen verdoppeln, indem das im Biogas enthaltene Kohlendioxid mit aus Überschussstrom elektrolytisch erzeugtem Wasserstoff von Mikroorganismen methanisiert wird. Der Methangehalt im Biogas wird durch das biologische Verfahren von durchschnittlich 53 auf annähernd 100 % gesteigert. Bei Biogasanlagen, die Strom ins öffentliche Netz einspeisen, kann dieses angereicherte Gas zunächst zwischengespeichert, in Zeiten höheren Strombedarfs verwertet und zum Ausgleich tagesrhythmischer Schwankungen genutzt werden.
Langzeitspeicher für elektrische Energie
Zur verlustfreien Langzeitspeicherung von elektrischer Energie über Wochen und Monate bietet sich die Einspeisung des aus Strom erzeugten Methans als SNG (Synthetic Natural Gas) in das Erdgasnetz an. Der dazu nötige biologische Prozess der Methanisierung läuft im Biogasprozess als Nebenreaktion ab. Das biologische Verfahren hat nach Angaben von Microbenergy zudem gegenüber dem technisch möglichen chemischen Verfahren (Bericht von TGA Fachplaner) den Vorteil, dass es ohne die dort benötigten hohen Temperaturen und Drücke auskommt. ■
