Kopernikus-Projekt P2X

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Wie können wir erneuerbaren Strom speichern?

Der stetig steigende Anteil erneuerbarer Energien an der Stromversorgung führt bereits jetzt dazu, dass in Zeiten, in denen viel Wind weht und die Sonne stark scheint, große Mengen an elektrischem Strom produziert werden. In wenigen Jahren wird an windreichen Sommertagen zur Tagesmitte der gesamte Strombedarf Deutschlands durch Wind- und Photovoltaik-Strom gedeckt. Vor allem aber wird an solchen Tagen mit zunehmendem Ausbau der erneuerbaren Energien mehr Strom erzeugt, als gerade benötigt wird. Da es bisher noch zu wenig Möglichkeiten gibt, den Strom zu speichern und sich diese Situation aus heutiger Sicht auch nicht schnell genug ändert, wird man andere Wege gehen müssen.

"Wie wollen wir den Strom aus Erneuerbaren Energien speichern: In Flüssigkeiten, in Gas, oder in chemischen Grundstoffen? Alles ist möglich, aber welche dieser Optionen ist perspektivisch die effektivste? Um herauszufinden, welche der Technologien – oder welche Kombination von Technologien - für die Zukunft am besten geeignet ist, brauchen wir das Power-to-X-Projekt", sagte Bundesforschungsministerin Johanna Wanka am 13. Oktober 2016 in Jülich.

Je flexibler die Nutzung funktioniert, desto effizienter wird das gesamte Energiesystem. Nur so kann eine sichere, bezahlbare und umweltverträgliche Versorgung auch in Zukunft gewährleistet werden.

Welche möglichen Lösungen gibt es?

Mögliche Strategien für die flexiblere Nutzung von Strom aus volatilen erneuerbaren Energien sind z. B.:

  • gasförmige Substanzen wie Wasserstoff oder Methan (Power-to-Gas)
  • flüssige Substanzen wie Kraftstoffe (Power-to-Liquid) für die Mobilität
  • Basischemikalien für die chemische Industrie (Power-to-Chemicals)

Die hier vorgeschlagenen Power-to-X-Wege stellen mehrere Möglichkeiten dar, deren ökonomisch sinnvolle Einsetzbarkeit aber erst entwickelt und nachgewiesen werden muss. Daneben ist der Ansatz Power-to-X von herausragender Bedeutung, um die erneuerbaren Energien Wind und Sonne auch in den Sektoren Mobilität und Wärme einsetzen zu können, die zusammen etwa 80 Prozent des Energieverbrauchs im Vergleich zu lediglich 20 Prozent des Stromsektors ausmachen.

Zentrale Forschungsthemen sind:

  • Mittel- und großskalige Elektrolysesysteme zur Herstellung von Wasserstoff aus überschüssigem Wind- und Solarstrom, Erforschung von Materialien für Hochdruck- und Hochtemperaturelektrolyse, Demonstrationsprojekte und Optimierung hinsichtlich Flexibilität, Effizienz, Laufzeiten und Kosten, Reduzierung des Edelmetalleinsatzes; Erprobung unter realen Einsatzbedingungen, wie sie im Betrieb mit großen Mengen an erneuerbarem Strom zu erwarten sind
  • Erprobung verschiedener Prozessrouten für Power-to-Liquid und Power-to-Chemicals (z. B. Methanol, Fischer-Tropsch-Fuels, Alkohole höherer Ordnung), Entwicklung von Prozessdesigns, Pilot- und Demonstrationsprojekte und Vergleich alternativer Umwandlungspfade anhand von CO2-Fußabdruck und Kosten, Bewertung der systemischen Gesichtspunkte einschließlich umfassender Kosten- und Nutzenanalysen