ERNEUERBAREN STROM SPEICHERN
Wind-, Wasser- und Solarkraftwerke produzieren je nach Wetter, Tages- und Jahreszeit unterschiedlich viel Strom. Übersteigt die Produktion zu einem bestimmten Zeitpunkt den Verbrauch, müssen Kraftwerke vom Stromnetz genommen werden, damit dieses stabil bleibt. Wertvolle erneuerbare Energie geht so verloren. Power-to-Gas ist eine innovative Technologie, um diese überschüssige Energie zu speichern. In Island sind die Bedingungen für Power-to-Gas besonders günstig: Das Land hat viel überschüssige erneuerbare Elektrizität, die es nicht exportieren kann. Gleichzeitig sind die Strompreise sehr tief. Dies erhöht die Wirtschaftlichkeit der Power-to-Gas-Technologie.
SO FUNKTIONIERT POWER-TO-GAS
Überschüssiger erneuerbarer Strom wird verwendet, um Wassermoleküle in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten (Elektrolyse). Der gewonnene Wasserstoff (H2) wird in einem zweiten Schritt mit Kohlenstoffdioxid (CO2) versetzt und so zu Methan (CH4) umgewandelt (Methanisierung).
Die Methanisierung kann katalytisch oder biologisch erfolgen. Die katalytische Methanisierung ist ein chemisches Verfahren. Dabei reagiert das CO2 mit Hilfe eines Katalysators (z.B. Nickel) bei Temperaturen von 300 bis 700 °C mit Wasserstoff zu Methan und Wasser. CO2 und H2 verbinden sich dabei beide mit dem Nickelkatalysator, um sich gleich darauf zu Methan (CH4) zu verbinden. Das Nickelteilchen wird wieder frei für die nächsten CO2– und H2-Moleküle.
Neben dem chemischen Verfahren (katalytisch) ist Methanisierung auch biologisch möglich. Dabei setzt die Power-to-Gas-Anlage auf die Hilfe winziger Lebewesen, sogenannter Archäen. Diese Mikroorganismen kommen in Islands geothermischen Quellen vor und wandeln Wasserstoff und CO2 als Teil ihres Stoffwechsels zu Methan um.
SCHLÜSSELTECHNOLOGIE FÜR DIE SEKTORKOPPLUNG
Methan weist die gleiche chemische Zusammensetzung auf wie Erdgas (englisch «natural gas») und wird als synthetisches erneuerbares Gas oder «Synthetic Green Gas» (SGG) bezeichnet. SGG ist vielseitig einsetzbar: Als Brennstoff in Privathaushalten oder in der Industrie, als Treibstoff im Verkehr oder zur kombinierten Erzeugung von Strom und Wärme in WKK-Anlagen. Power-to-Gas vernetzt damit die Sektoren Strom, Wärme und Mobilität, was man auch als Sektorkopplung bezeichnet.
ENERGIE IM SOMMER SPEICHERN UND IM WINTER VERBRAUCHEN
In einem System, das vollständig auf erneuerbare Energien setzt, leistet Power-to-Gas einen wichtigen Beitrag an die saisonale Speicherung: Erneuerbarer Strom, der häufig im Sommerhalbjahr in grossen Mengen produziert wird, lässt sich in Form von Gas speichern. Im Winter steht es dann als erneuerbare Energie zur Verfügung. Power-to-Gas ist eine platzsparende Speichertechnologie: Die gleiche Energiemenge benötigt in Form von Gas rund hundertmal weniger Volumen als das Wasser in einem Speichersee.