Power-to-Gas-Technik Lobby will Ökostrom im Gasnetz speichern

Energie-Agentur und Erdgas-Lobby wollen Energie aus Wind und Sonne am liebsten in Form von Ökogas speichern. Die Idee, das Erdgasnetz als Stromspeicher zu nutzen, hat auf den ersten Blick viel Charme. Experten warnen jedoch vor einem teuren Hype.
Windpark in der Nähe von Schleiden (Kreis Euskirchen): Teure Power-to-Gas-Technik soll als Speichertechnologie für ökologisch erzeugte Energie dienen

Windpark in der Nähe von Schleiden (Kreis Euskirchen): Teure Power-to-Gas-Technik soll als Speichertechnologie für ökologisch erzeugte Energie dienen

Foto: DPA

Hamburg - Wenn es windig wird im Norden Deutschlands, schrillen bei den Netzbetreibern die Alarmglocken: Die Überlandnetze geraten immer häufiger an ihre Grenzen, weil zu viel Windstrom eingespeist wird. An 45 Tagen mussten Windparkbetreiber im Norden im vergangenen Jahr bereits ihre Anlagen in den Leerlauf schalten, damit die Stromnetze nicht zusammenbrechen.

In Zukunft könnte das immer häufiger der Fall sein: Bis zum Jahr 2020 werden in Nord- und Ostsee Windparks mit 10.000 Megawatt Leistung installiert. Die Offshore-Windräder könnten dann pro Jahr so viel Strom ins Netz pumpen wie vier bis fünf Atomreaktoren. Das Problem: Schon jetzt wissen die Netzbetreiber oft nicht wohin mit dem Windstrom.

Je schneller der Ausbau der erneuerbaren Energiequellen Wind und Sonne voranschreitet, desto dringlicher wird die Suche nach einer Speichertechnologie, mit der überschüssiger Ökostrom eingelagert und bei Bedarf wieder abgerufen werden könnte. Nach Berechnungen des Fraunhofer-Instituts für Windenergie und Systemtechnik (IWES) wird es bereits ab einem Anteil von 30 Prozent erneuerbaren Energien an der Stromversorgung hohe Leistungsüberschüsse geben.

Wenn im Jahr 2050 tatsächlich, wie von der Bundesregierung geplant, 80 Prozent des Stroms aus erneuerbaren Quellen stammen sollen, bräuchte Deutschland Speicherkapazitäten für 30 Terawattstunden Strom, um saisonale Schwankungen bei Wind und Sonne auszugleichen, rechnen IWES-Forscher vor. Derzeit liegen die Speicherkapazitäten bei gerade einmal 0,4 Terawattstunden.

Aus Ökostrom soll Ökogas werden

Geht es nach der Deutschen Energie Agentur (Dena) und der Gaswirtschaft, steht die Lösung für das Speicherproblem fest: Aus dem Ökostrom soll Ökogas werden. Seit Oktober vergangenen Jahres wirbt die Dena mit Rückenwind von Bundesregierung und Gasbranche massiv für die neue Technologie "Power-to-Gas".

Die Idee: Der Ökostrom wird per Elektrolyse in Wasserstoff oder Methan umgewandelt und in das bestehende Erdgasnetz eingespeist. Das Ökogas könnte bei Bedarf über Gas- und Dampfkraftwerke, Blockheizkraftwerke oder Gasturbinen wieder in Strom umgewandelt werden oder für gasbetriebene Fahrzeuge verwendet werden.

Das Modell klingt bestechend einfach - und hätte für Politik und Energiebranche manche Vorteile. Denn während das Stromnetz aus allen Nähten platzt, ist im Erdgasnetz mehr als genug Platz. 450.000 Kilometer lange Gasleitungen transportieren jedes Jahr doppelt so viel Energie wie das Stromnetz. In rund 47 Erdgasspeichern ist Platz für 23,5 Milliarden Kubikmeter Gas - bis 2025 sollen durch Erweiterungen und Neubauten noch einmal neun Milliarden Kubikmeter hinzukommen

Ließe sich das Erdgasnetz als Stromspeicher nutzen, könnte sich die Bundesregierung einen Teil der Investitionen in den Ausbau des Stromnetzes sparen - und im beginnenden Wahlkampf Streit um unpopuläre neue Stromtrassen vermeiden.

Power-to-Gas als Schlüsseltechnologie?

Der stellvertretende Vorsitzende der CDU/CSU-Bundestagsfraktion, Christian Ruck, lobte die Technik kürzlich bereits in den höchsten Tönen: "Mit dem Erdgasnetz steht eine leistungsstarke Infrastruktur für Speicherung und Verteilung der methanisierten Energie zur Verfügung", erklärte er. "Das kann die Kosten beim Ausbau von Netzen und Speichern erheblich verringern. Deshalb müssen wir unsere Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen in diesem Bereich weiter steigern."

Die Stuttgarter Firma Solar Fuel hat bereits eine Pilotanlage mit der Fraunhofer-Technik in Betrieb genommen, in den kommenden Jahren sollen weitere Anlagen folgen: Der Erdgaslieferant Eon  will im Herbst mit dem Bau einer Testanlage beginnen, der Windkraftanlagenhersteller Enercon, Automobilhersteller wie Audi und auch einige Stadtwerke interessieren sich bereits für die Technik.

Auch die Gas-Lobby hat das Thema für sich entdeckt. Sie will Power to Gas als Schlüsseltechnologie für die Energiewende vorantreiben, berichtet Michael Sterner, Professor für Energiespeichertechnologie an der Hochschule Regensburg. Er hat zuvor die Technologie am Fraunhofer-Institut IWES maßgeblich mit entwickelt. "Die Gasversorger engagieren sich beim Thema Power to Gas erfreulicherweise sehr", sagt Sterner. "Denn sie wissen, dass sie mittelfristig mit Absatzeinbrüchen rechnen müssen, weil dank besserer Wärmedämmung immer weniger Gas zum Heizen gebraucht wird."

Eckpfeiler der Energiewende - doch kurzfristig ist kaum Bedarf

Über Power-to-Gas könnte die Gasinfrastruktur auch weiterhin ausgelastet werden. Im Jahr 2009 hat Sterner seine Promotion über die technische Machbarkeit von Power-to-Gas abgeschlossen, im Jahr darauf brachte er seine Erkenntnisse in eine Studie des Bundesumweltministeriums ein. "Seitdem sind Politik und Gasversorger auf das Thema aufmerksam geworden, verstärkt natürlich durch die Ereignisse in Fukushima und die beschlossene Energiewende", berichtet er.

Sterner sieht Power-to-Gas langfristig als einen Eckpfeiler der Energiewende, warnt aber gleichzeitig vor einem übertriebenen Hype. "In dieser Dekade gilt es zunächst, die Technologie gezielt voranzutreiben über Demonstrations- und Forschungsanlagen, damit wir dazulernen und die Kosten senken", sagt er. Erst mittel- bis langfristig würde die Technologie tatsächlich wirtschaftlich interessant für einen großflächigen Einsatz in der Stromversorgung.

"Kurzfristig ist noch gar kein Bedarf zu sehen. Wir sollten die Sache deshalb langfristig denken und angehen", betont er. Ein solcher langfristiger Ansatz liege aber offenbar konträr zu den Interessen der Wirtschaft, die stattdessen möglichst schnell ein breit angelegtes Förderprogramm für einen großflächigen Einsatz der Technik durchsetzen wolle.

Aufwändige Umwandlung in Rohstoff Gas

Zurzeit seien aber die Überschussmengen erneuerbarer Energie noch gar nicht so groß, dass sie einen großflächigen Einsatz von Power-to-Gas-Anlagen rechtfertigen würden, sagt Sterner. Die Befürchtung des Wissenschaftlers: Statt "grünem" Windstrom könnte dann etwa überschüssiger Kohlestrom in Methan umgewandelt und in die Gasnetze eingespeist werden.

Kraftwerksbetreiber könnten die teure und noch unausgereifte Technik benutzen, um ihre Kohlendioxid-Emissionen grün zu waschen. "Es gibt noch viele technische und wirtschaftliche Herausforderungen, die vor einem großflächigen Einsatz zu lösen sind", mahnt Sterner.

Die so einfach anmutende Power-to-Gas-Technologie hat nämlich gleich mehrere Haken. Zum einen könnte es sich nachteilig auf die Gasqualität auswirken, wenn der aus Windstrom gewonnene Wasserstoff in die Gasnetze eingespeist wird und sich dort mit konventionellem Erdgas vermischt - denn Wasserstoff hat einen niedrigeren Brennwert als Erdgas. Wie viel Wasserstoff die Erdgasinfrastruktur verträgt, ist umstritten. "Gerade im Sommer, bei wenig Gasabsatz, sind die Einspeisegrenzen schnell erreicht", sagt Sterner. Wandelt man den Wasserstoff in Methan und damit in den Hauptbestandteil natürlichen Erdgases um, wird das Qualitätsproblem zwar reduziert - doch es entstehen neue Probleme.

Denn die noch unausgereifte Technologie krankt an mangelnder Effizienz und Wirtschaftlichkeit: Durch die aufwändige Umwandlung des Stroms in Wasserstoff und weiter in Methan und die anschließende Rückverstromung gehen die Hälfte bis zwei Drittel der ursprünglichen Energie verloren.

"Power to Gas rechnet sich aus eigener Kraft bei Weitem nicht", sagt Kurt Oswald, auf Energiewirtschaft spezialisierter Partner der Managementberatung A.T. Kearney. "Durch die aufwändige Konversion des Ökostroms würde sich ein Gaspreis von etwa 80 Euro pro Megawattstunde ergeben - das entspricht dem Dreifachen des Großhandelspreises für konventionelles Gas."

Druckluftspeicher als Alternative

Damit sich Investitionen in die Technik für die Unternehmen rechnen, müsste der Gesetzgeber also finanzielle Anreize setzen. "Ohne Subventionen wird sich die Technologie kaum durchsetzen können", sagt Oswald. Welche Geschäftsmodelle sich aus der Technologie entwickeln könnten, hänge vor allem davon ab, wie Power to Gas vom Gesetzgeber behandelt und in das Energieversorgungssystem integriert werde.

Denkbar sei etwa ein Modell, bei dem Power-to-Gas-Anlagen als Teil der Energieinfrastruktur vom Netzbetreiber finanziert würden. "Dann könnte man die Kosten für die Konversion über die Netztarife abrechnen", erklärt Oswald. Stromerzeuger könnten dann Konversionskapazitäten buchen, um etwa ihren Windstrom in Gas umwandeln zu lassen. "Ein solches Modell könnte sinnvoll sein, zumal Power to Gas zur Netzstabilität beitragen könnte und man womöglich weniger Geld in den Stromnetzausbau stecken müsste", sagt Oswald. "Die große Frage bleibt aber, ob sich die Investitionen in die Anlagen rechnen."

Den aktuellen Hype um Power to Gas sieht auch er kritisch und fordert eine differenzierte Betrachtung. "Es ist möglich, dass wir uns jetzt zu schnell auf eine Speichertechnologie festlegen, ohne deren Wirtschaftlichkeit abschätzen zu können. Und dabei andere Alternativen übersehen." So könnten etwa Druckluftspeicher eine wirtschaftlich vielversprechendere Lösung sein als die Strom-Gas-Umwandlung. "Bei der Förderung der erneuerbaren Energien ist es bereits jetzt so, dass Subventionen und Anreizsysteme nicht technologieoffen genug gestaltet werden", sagt er. "Wir sollten ähnliche Fehler jetzt bei den Speichertechnologien vermeiden und uns nicht zu schnell auf eine Technik fokussieren."

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