Erneuerbare Energien 06.05.2011, 19:53 Uhr

Elektrolyse mit Windstrom ist der Schlüssel

Neue Stromspeichertechnologien eröffnen neue Perspektiven, wie sich Ökostrom zeitlich flexibler als bisher in die Stromnetze einspeisen lässt. Die technische Machbarkeit für eine sichere und zuverlässige Stromversorgung mit Wind, Biogas, Sonne und Wasserkraft rückt damit näher.

Matthias Willenbacher strahlt. Hat doch der Chef der Juwi Holding AG mal wieder einen guten Riecher bewiesen. „Vergangenes Jahr habe ich zum ersten Mal von der Umwandlung von Strom in Gas gelesen, da habe ich sofort meine Mitarbeiter auf das Thema angesetzt“, erzählt Willenbacher.

Kaum sind zwölf Monate vorbei, hat Juwi nun im März dieses Jahres tatsächlich ein Umwandlungsmodul im rheinland-pfälzischen Morbach in Betrieb genommen. Die Laboranlage der Firma Solarfuel wandelt mit einer elektrischen Anschlussleistung von 25 kW den Strom aus Wind und Biogas in Erdgas um.

Windstrom zu Erdgas? Ganz einfach: Man nimmt Strom von Windenergieanlagen für den Betrieb einer Elektrolyse und zerlegt damit Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff (H2). Dieses H2 fügt man dann mit Kohlendioxid (CO2) in einem Reaktor zusammen und lässt dies bei ganz bestimmten Temperaturen und Drücken zu Methan (CH4) reagieren: Fertig ist das Erdgas, welches sofort und ohne großen Aufwand ins Erdgasnetz eingespeist werden könnte.

Das klingt einfach. Und so überzeugend, dass die deutsche Gaswirtschaft der Firma Solarfuel für ihre Pioniertechnik, die in enger Kooperation mit dem Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW) in Stuttgart und dem Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) entwickelt wurde, den Innovationspreis 2010 verlieh.

Beobachter der erneuerbaren Energieszene horchten auf: Kann das Verfahren tatsächlich eine im großen Stil einführbare Speichermethode ihres volatil anfallenden Stroms aus Wind und Photovoltaik werden? Ist es sogar kostengünstiger als der massive Ausbau vorhandener Stromnetze?

Davon ist zumindest Stephan Rieke fest überzeugt. Der Vordenker von Solarfuel sieht große Absatzchancen für die von seiner Firma favorisierten Umwandlungsmodule. Die erste Pilotanlage ist seit Ende 2009 in Stuttgart erfolgreich in Betrieb und nachdem nun Juwi die zweite Pilotanlage testet, soll 2012 die erste Demonstrationsanlage errichtet werden. Ab 2014 will Solarfuel seine Module sogar schon in Serie herstellen. Abnehmer können sowohl Betreiber von Windparks und Biogasanlagen als auch Unternehmen der Gaswirtschaft und Stadtwerke sein.

Da einerseits der Anteil von Strom aus erneuerbaren Energien beständig steigt, andererseits der Netzausbau stockt, kommt es vielerorts zu Abschaltungen von Anlagen aus allen Bereichen der erneuerbaren Energie. Zwar geht bei der Transformierung von Strom in Gas 40 % Energie und weitere 20 % bei der Rückverstromung verloren, doch bleiben am Ende immer noch 40 % übrig.

„Das ist alles besser, als den geförderten Ökostrom gar nicht zu nutzen und die Verbraucher mit erhöhten Netzumlagen zu belasten“, macht sich Michael Sterner, Netzexperte des IWES für die neue Technologie stark.

Die Gaswirtschaft zeigt inzwischen großes Interesse an der Einspeisung des Gases aus erneuerbaren Energieträgern in ihre Netze. „Das deutsche Gasnetz hat eine Länge von über 400 000 km“, hebt Frank Gröschl die Potenziale hervor. Gröschl ist Bereichsleiter Forschung und Beteiligungsmanagement der Deutschen Vereinigung des Gas- und Wasserfaches (DVGW) in Bonn: „Zusammen mit den Erdgasspeichern kommen wir auf eine Kapazität von rund 1 Mrd. MWh. Das ist im Vergleich zum Stromnetz rund das doppelte Speichervolumen.“

Dabei ist das Konvertierungsverfahren von Strom in Gas längst nicht der alleinige Problemlöser dräuender Speicherengpässe. Neben Pumpspeicherwerken und Druckluftspeichern eröffnet auch die Elektromobilität neue Optionen.

Unterdessen geht das brandenburgische Energieunternehmen Enertrag in die Offensive. Die Firma baut bei Prenzlau mit Unterstützung der Total Deutschland und der Vattenfall Europe Innovation ein 21 Mio. € teures Hybridkraftwerk, das schon ab Spätsommer 2011 Wasserstoff aus Windstrom herstellen soll.

Herzstück der Technik ist ein 500-kW-Druck-Elektrolyseur, der immer dann zum Einsatz kommt, wenn der Wind stark weht und die Abnahmekapazität im Stromnetz begrenzt ist. In solchen Zeiten zerlegt der Elektrolyseur das Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff.

Wenn nun der Strombedarf steigt, wird der Wasserstoff mit Biogas vermischt und in Blockheizkraftwerken direkt verbrannt, so dass am Ende aus dem Gas wieder Strom produziert wird. Die bei der Kraft-Wärme-Koppelung anfallende Wärme wird zudem in ein Nahwärmenetz eingespeist.

Entsteht in windigen Zeiten nun viel Wasserstoff in der Anlage, wird ihn Total als Kraftstoff für Wasserstofffahrzeuge einsetzen. Total beabsichtigt, Wasserstofftankstellen in Brandenburg und Berlin zu versorgen. „Mit unserem Hybridkraftwerk liefern wir eine Lösung zur Speicherung großer Energiemengen aus der Windkraft und schaffen mit dem Wasserstoff zugleich den Einstieg in die Bereiche Mobilität und Wärme“, erklärt Werner Diwald, Vorstand bei Enertrag. DIERK JENSEN

  • Dierk Jensen

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