Paul-Scherrer-Institut (PSI)

Power-to-Gas-Speichertechnologie auf dem Prüfstand

29. Juni 2016, 15:55 Uhr | Nicole Wörner
An der ESI-Plattform am Paul-Scherrer-Institut (PSI) untersuchen Forscher unter anderem Methoden, um die schwankende Leistung von erneuerbaren Energiequellen auszugleichen und Energie in Form von Gas zu speichern – hier am Beispiel der Windenergie dargestellt.
© PSI / Mahir Dzambegovic

Mit dem Ausbau der Solar- und Windanlagen wird deren Integration in das bestehende Energiesystem zur Herausforderung. Wissenschaftler des Paul-Scherrer-Instituts haben getestet, wie die Integration gelingen kann. Die Lösung: Überschüssige Energie wird in Form von Gas gespeichert.

Die Energiestrategie 2050 des Bundes sieht einen Ausbau der neuen erneuerbaren Energien wie Solar- und Windkraft vor. Doch Photovoltaik-Anlagen und Windräder erzeugen bei schönem Wetter und kräftigem Wind oft schon zu viel Strom. Bei Windflaute, Nebel oder in der Nacht hingegen hat die saubere Energie Lieferschwierigkeiten. Diese beträchtliche Schwankung belastet die Stromnetze und erschwert den Netzbetreibern die Planung. Hinzu kommen erhebliche Kosten: Die Stromproduzenten erhalten eine Entschädigung für jede Kilowattstunde, die sie nur deshalb nicht produzieren konnten, weil das Netz bereits maximal ausgelastet war. So haben die deutschen Stromproduzenten im Jahr 2014 insgesamt 89 Millionen Euro an Entschädigungen für nicht erzeugten oder nicht eingespeisten Strom erhalten.

Energie aus Sonne und Wind speichern 

»Je mehr Solar- und Windkraftanlagen in Zukunft installiert werden, desto akuter wird das Problem ihrer Einbindung in die bestehende Infrastruktur«, sagt Peter Jansohn, der den Aufbau der ESI-Plattform am Paul-Scherrer-Institut (PSI) leitet – wobei ESI für Energy System Integration steht. Die ESI-Plattform vereint mehrere Pilotanlagen, an denen Forschende von PSI und Industrie untersuchen, wie sich Ergebnisse aus der Energieforschung des PSI in die Praxis umsetzen lassen. Die Anlagen sind in mehreren Containern untergebracht; sie stehen auf einem gemeinsamen Fundament und unter einem gemeinsamen Dach. 

Eine wichtige Frage ist dabei, wie der unregelmäßig erzeugte Strom aus Wind und Sonne auch in der Schweiz optimal genutzt werden kann. Der Weg ist eigentlich klar: Es gilt, die überschüssige Energie zu speichern und bei Bedarf wieder verfügbar zu machen. 

Vielversprechende Power-to-Gas-Technologie

Auf der ESI-Plattform wird eine der hierfür vielversprechendsten Speichertechnologien untersucht. Power-to-Gas heißt sie und die Idee dahinter verrät schon der Name: Ist zu viel Strom im Netz, stellt man mit seiner Hilfe ein energiereiches Gas her. Dieses Gas kann Wasserstoff sein, den man in einem so genannten Elektrolyseur aus reinem Wasser gewinnt. Den Wasserstoff kann man in Tanks lagern und später wieder nutzen, etwa um in einer Brennstoffzelle Strom und Wärme zu erzeugen. So lassen sich Autos oder Busse antreiben, Räume heizen und man kann einen Teil des Strombedarfs von Häusern decken. 

Noch gibt es die Infrastruktur für die Wasserstoffspeicherung aber nicht und in das bestehende Gasnetz kann Wasserstoff nur in kleinen Mengen eingespeist werden. Daher könnte sich noch ein weiterer Umwandlungsschritt lohnen: Mit Kohlendioxid – CO2 – kombiniert kann der Wasserstoff zu Methan, dem Hauptbestandteil von Erdgas, weiterverarbeitet werden. Dann steht das umfangreiche Gasnetz mit seinen Speichermöglichkeiten zur Verfügung, um die in den Sommermonaten erzeugte überschüssige Energie bis zum Winter zu lagern. »Diese saisonale Speicherung ist ein wichtiger Vorteil der Power-to-Gas-Lösung, den keine andere Speichertechnik in der geforderten Größenordnung bieten kann«, so Jansohn. 
 


  1. Power-to-Gas-Speichertechnologie auf dem Prüfstand
  2. Mehr Biogas, weniger CO2

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