Vergleich von Power-to-X-Konzepten zur Sektorenkopplung bei hohen regenerativen Anteilen

Mit dem Power-to-X-Verfahren lassen sich überschüssige Energien - insbesondere aus erneuerbaren Energien - ohne großen Energieverlust in Wärme, Wasserstoff oder Ähnliches verwandeln. Durch die Sektorenkopplung soll dabei die sektorenübergreifende Effizienz der Nutzung von Energie gesteigert werden.

Power-to-X – Technologien zur Speicherung oder Nutzung von Stromüberschüssen

Der Ausbau erneuerbarer Energien schreitet stetig voran. In Deutschland liegt ihr Anteil am eingespeisten Strom bereits bei fast 50%. Mittel- bis langfristig wird der aus erneuerbaren Energien eingespeiste Strom den Bedarf (zumindest teilweise) übertreffen – die Nutzung oder Speicherung dieser überschüssigen Energien soll durch Sektorenkopplung und die Power-to-X – Technologie (PtX) optimiert werden.

Sektorenkopplung für mehr Energieeffizienz

Unter der Sektorenkopplung versteht man die Vernetzung der Sektoren Industrie, Energiewirtschaft, Wärme und Mobilität. In diesem holistischen Ansatz sollen die Sektoren miteinander verkoppelt werden, um so die Nutzung von Energie zu optimieren. Sie stehen damit im Gegensatz zu traditionellen Betrachtungen, in denen diese vier Sektoren als voneinander unabhängig betrachtet werden. Durch die Verkopplung ist es möglich, überschüssige Energie möglichst effizient und ohne großen Energieverlust beispielsweise in Wasserstoff, Gas oder Wärme umzuwandeln.

Überschüssiger Strom aus regenerativen Energien

Zurzeit wird im Sektor der regenerativen Energien noch kaum überschüssiger Strom produziert. Doch wenn das ehrgeizige Ziel der Klimaneutralität erreicht werden soll, wird dies mittel- bis langfristig der Fall sein. Der Anteil erneuerbarer Energien ist immerhin seit dem Erneuerbare Energien Gesetz aus dem Jahr 2000 von ca. 6% auf fast 50% gestiegen. Um diese überschüssige Energie nutzen zu können oder mögliche Engpässe der Energieversorgung, die durch die Fluktuation erneuerbarer Energie nicht zu vermeiden sind, zu überbrücken, werden daher bereits jetzt sogenannte Power-to-X – Technologien entwickelt.

Power-to-X

Power-to-X (PtX) bezeichnet die Verwendung von meist regenerativer elektrischer Energie für die Erzeugung chemischer Produkte oder für die Wandlung zu anderen Energieformen. Die gängigsten PtX-Verfahren sind Power-to-Gas (PtG)-, Power-to-Heat (PtH)- und Power-to-Liquid (PtL)-Anlagen. Durch komplexe Chemische Prozesse wie die Elektrolyse wird bei diesen Verfahren Elektrizität in Wasserstoff, Gas, Methan, Wärme oder andere Stoffe umgewandelt. Zweck dieser Verfahren ist die Vernetzung der Strom-, Wärme- und Mobilitätssektoren.

Vergleich von PtX-Konzepten

Oliver Schülting untersucht in seiner Dissertation „Vergleich von Power-to-X-Konzepten zur Sektorenkopplung bei hohen regenerativen Anteilen“ ein mögliches gekoppeltes Energiesystem Deutschlands mit den Sektoren Strom, Wärme und Verkehr im Jahr 2050 bei einer hohen regenerativen Stromerzeugung, in dem die Nutzung der elektrischen Überschüsse in Power-to-Gas-Anlagen und die Nutzung in Power-to-Heat-Anlagen zur Wärmeerzeugung im Fokus liegt. Die effizienteste Methode, so Schülting, ist das PtH-Verfahren. Hier kann überschüssige elektrische Energie direkt im Wärmesektor verwendet werden, ohne dass eine Speicherung der Energie notwendig ist.