Puffer im Energiesystem: Ein Spanien erzeugt eine Pilotanlage künftig Erdgas aus Windstrom, Wasser und Klärschlamm. Damit dient sie einerseits als Speicher für überschüssige Windenergie und nimmt andererseits klimaschädliches CO2 aus der Kläranlage auf. Möglich wird dies durch eine besonders kompakte Anlage, die das synthetische Erdgas mittels Power-to-Gas-Verfahren produziert.
Mit der vermehrten Erzeugung von Strom aus Wind und Sonne wächst der Bedarf an neuen, effektiven Energiespeichern. Denn die Einspeisung aus solchen erneuerbaren Energien schwankt, so dass zeitweilig Überschüsse entstehen, zu anderen Zeiten dagegen Mangel herrscht. Ausgleich könnten batterieähnliche Stromspeicher bieten, aber auch Verfahren, die überschüssigen Strom in Wasserstoff oder andere Brennstoffe umwandeln. Diese können dann bei Bedarf wieder in Wärme und Strom umgewandelt werden.
Erdgas aus Wasserstoff und CO2
Noch einen Schritt weiter geht nun eine Pilotanlage in der Nähe von Barcelona. Denn sie wird künftig Windstrom zwischenspeichern und gleichzeitig klimaschädliches Kohlendioxid aus einer Kläranlage verarbeiten. Kern der Anlage ist das Power-to-Gas-Verfahren, das überschüssigen oder dezentral anfallenden Strom aus erneuerbaren Quellen wie Sonnen- oder Windkraft in Methan umwandelt.
Die Anlage im katalonischen Sabadell nutzt die Energie aus erneuerbaren Quellen wie Wind und Sonne, um mittels Elektrolyse Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten. Das energiereiche Wasserstoffgas dient damit als Energiespeicher für Wind- und Sonnenstrom. Im nächsten Schritt kombiniert das Verfahren diesen Wasserstoff mit CO2 aus dem Klärschlamm der örtlichen Kläranlage und erzeugt daraus Methan.
Anlage passt in einen Container
Bislang war eine dezentrale Produktion von synthetischem Erdgas aus Wasserstoff und CO2 nicht wirtschaftlich möglich, weil für das chemische Verfahren normalerweise extrem teure, großtechnische chemische Anlagen nötig sind. Forschern von Ineratec, einer Ausgründung des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) ist es jedoch gelungen, eine chemische Reaktortechnologie zu entwickeln, die in einen Schiffscontainer passt.
Die Pilotanlage in Sabadell soll vorerst 100 Kubikmeter Gas pro Tag produzieren. Sie ist zusätzlich mit einem Katalysator ausgestattet, der vom katalonischen Institut für Energieforschung (IREC) für die Umsetzung von CO2 aus biogenen Quellen entwickelt wurde. Die fertig montierte, modulare Kompaktanlage ist nach dem Baukastensystem konzipiert, sodass sich die Kapazität ganz nach Bedarf erweitern lässt.
Ausbaufähig
Der große Vorteil: Das auf Basis erneuerbarer Energie produzierte Erdgas ist mit der bestehenden Erdgasversorgung in Spanien kompatibel. Das Gas kann dadurch in der bestehenden Gasinfrastruktur gespeichert und in Gebiete in ganz Spanien transportiert werden. In der Kombination des Power-to-Gas-Verfahrens mit Kläranlagen und Strom aus erneuerbaren Energien sehen die Forscher einen ersten Schritt zu einem geschlossenen Kohlendioxid-Kreislauf.
Kapazität für einen Ausbau dieser Technologie gäbe es reichlich: „Spanien hat in den vergangenen vier Jahren bereits 40 Prozent seiner Elektrizität aus erneuerbaren Energiequellen – meist Windkraft – erzeugt“, sagt Tim Böltken von Ineratec. Die Gasspeicherkapazität in Spanien beträgt etwa 30 Terawattstunden, was bedeutet, dass der in dortigen Windkraftanlagen erzeugte Strom ein halbes Jahr lang gespeichert werden kann.
(Karlsruher Institut für Technologie (KIT), 10.07.2018 – NPO)
