Mit technischen Innovationen neue Wege entdecken.


Power-to-X

Vielfältige Energieumwandlung

Im Rahmen eines Umstiegs auf erneuerbare Energien wird es immer wichtiger, Defizite in der Stromerzeugung zu überbrücken und Überschüsse abzufangen. Ein wichtiger Fokus liegt auf der Versorgung von energieintensiven Verbrauchern wie Industrie, Luftfahrt und Mobilität steht im Vordergrund.

Neben einer Speicherung des Stroms stehen mit Power-to-X eine Vielzahl von Verfahren bereit, mit denen überschüssiger Strom in chemische Energieträger, Kraftstoffe oder Rohstoffe für die Chemieindustrie umgewandelt und später genutzt werden kann. Eine Einteilung der Verfahren kann nach Verwendungszweck oder nach Energieform erfolgen.

Die einfachste Art der Umwandlung ist Power-to-Heat, mit der Strom in Wärme umgewandelt wird. Im Niedertemperaturbereich können Wärmepumpen oder Heizstäbe eingesetzt werden, im Hochtemperaturbereich wird zumeist Dampf in Elektrodenheizkesseln gewonnen. Während Wärmepumpen mehr Wärme generieren, als Strom verbraucht wird, haben elektrische Heizstäbe und Heizkessel eine Effizienz von etwas weniger als einhundert Prozent.

Unter Power-to-Liquid fällt die Erzeugung von flüssigen Energieträgern zu denen unter anderem synthetische Kraftstoffe zählen. Hierzu wird in einem ersten Schritt grüner Wasserstoff mittels Elektrolyse hergestellt. In einem weiteren Schritt werden Kohlenwasserstoffe durch die Synthese von Wasserstoff mit Kohlenstoffmonoxid gewonnen. Diese Kohlenwasserstoffe können als synthetische Kraftstoffe vor allem in Sektoren wie der Schifffahrt oder dem Luftverkehr verwendet werden. Problematisch ist ein über die Prozesskette geringer Gesamtwirkungsgrad, weshalb beispielsweisee der Einsatz in Automobilen eher kritisch gesehen wird.
Auch verflüssigte Gase aus einem Power-to-Gas Prozess werden der Kategorie Power-to-Liquid zugeordnet.

Power-to-Gas fasst die Umwandlung von Strom in Gase zusammen. Die üblichste Art der Gasgewinnung ist die Elektrolyse von Wasser, um Wasserstoff herzustellen. Dieser kann grundsätzlich im einstelligen prozentualen Anteilsbereich in das Erdgasnetz eingespeist werden. Aufgrund angeschlossener Verbraucher, wie zum Beispiel Erdgastankstellen oder Gaskraftwerken ist örtlich eine Beschränkung auf 2 Volumenprozent möglich. Damit die großen Speicherkapazitäten des Erdgasnetzes trotzdem genutzt werden können, ist eine Methanisierung des Wasserstoffs möglich. In diesem Prozess reagiert Wasserstoff mit Kohlenstoffdioxid zu Methan. Eine Einspeisung von Methan in das deutsche Erdgasnetz ist problemlos möglich und ermöglicht die Nutzung der Erdgasspeicher für überschüssige Energie (siehe auch: Beimischungsgrenzen).

Wird es in naher Zukunft möglich sein die Fluktuation der Stromerzeugung durch Erneuerbare Energien mit Power-to-X Verfahren zu verwerten? Die Entwicklung der Power-to-X Technologien wird zurzeit stark vorangetrieben. Problematisch ist, dass momentan ein Betrieb lediglich mit Überschussstrom nicht rentabel ist. Eine Auslastung von 3000 bis 4000 Stunden pro Jahr ist für einen rentablen Betrieb notwendig. Die Grundvorraussetzung ist die Verfügbarkeit von kostengünstigem erneuerbaren Strom. Erst weitere Verbesserung der Power-to-Gas- und Power-to-Liquid-Technologien mittels technischer Innovationen werden einen nennenswerten Beitrag zur Klimaneutralität ermöglichen.

Sie sind in diesem Bereich tätig und wollen die Entwicklung der Technologien mittels Innovationen vorantreiben?
 

Kontaktieren Sie uns

Ihr Ansprechpartner

Innovationskraft und Unternehmer im Mittelstand stärken.

Dipl.-Ing. Bergbau

Bernhard Jöckel

Geschäftsführer / Innovationsberater

Telefon: +49 6151 667187-0
E-Mail schreiben