Underground Sun Conversion - Start

Allgemeines zu "Power2Gas"

Wind + Sonne = Gas
Auf diese einfache Formel lässt sich die Zukunftstechnologie „Power-to-Gas“ bringen, die die Grundlage für die Feldforschungsprojekte der RAG Austria AG „Underground Sun Storage“ und „Underground Sun Conversion“ ist.

 

Zukunftstechnologie mit enormem Potenzial 

Nicht nur die Versorgungsschwankungen bei Strom aus erneuerbaren Energien müssen ausgeglichen werden: Was tun mit all der überschüssigen Energie, die künftig in der verbrauchsarmen Zeit in riesigen Wind- und Solarparks erzeugt wird? Diese überschüssige Energie braucht großvolumige Speicher, um sie für den saisonalen Ausgleich zur Verfügung stellen zu können. Möchten wir in Österreich die Stromproduktion zu 100 % aus erneuerbaren Quellen für die Stromversorgung gewinnen werden Speicher benötigt, die mehr als das 100-fache der potenziellen Pumpspeicherkapazität haben. (Quelle: TU Wien, ESEA/EA (Hrsg.): „Super-4-Micro-Grid“, Endbericht zum Forschungsprojekt, Wien 2011). Pumpspeicheranlagen und Batteriespeicherlösungen mit ihren vergleichsweisen geringen Kapazitäten bei weitem nicht ausreichen und können zudem nur Strom abgeben. Hier bietet das Multitalent Erdgas eine Lösung.
Neben der Produktion von Strom kann es vor allem für Wärmeversorgung, Mobilität und für die Industrieverwendet werden. Die Gasinfrastruktur, bestehend aus Pipelines und Erdgasspeichern, erfüllt bereits jetzt alle Voraussetzungen, um künftig als Vorratsspeicher für Ökoenergie genutzt werden zu können.

So kann es gelingen, die erneuerbare Sonnen- und Windenergie in großen Mengen wirtschaftlich rentabel zu transportieren, zu speichern und damit jederzeit verfügbar zu haben.
   

Umweltfreundliche Power-to-Gas-Technologie

Die neue, besonders umweltfreundliche Technologie funktioniert denkbar einfach: Mithilfe der überschüssigen Sonnen- und Windenergie wird mittels Elektrolyse Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff aufgespalten. Der Wasserstoff kann nun direkt gespeichert und später weiterverwendet werden (z.B. als Primärenergie in Brennstoffzellen). Möglich ist allerdings auch einen weiteren Prozessschritt anzuschließen: Bei der sogenannten Methanisierung reagiert der Wasserstoff mit Kohlendioxid (CO2). Das CO2 wird aus der Luft entnommen oder kann auch aus einer Biogas- oder Industrieanlage stammen. Nach diesem Prozess liegt Methan als regenerativ erzeugtes synthetisches Gas vor.
Derzeit liegt der Wirkungsgrad bei der Umwandlung von Sonnen- und Windenergie in synthetisches Erdgas bei ca. 60 % – sehr viel, wenn man bedenkt, dass der überschüssige Strom gegenwärtig aus Mangel an Speichermöglichkeit oft gar nicht genutzt werden kann und Windräder aus dem Wind gedreht oder ganze Windparks vom Netz genommen werden müssen. Kann der Wasserstoff direkt genutzt werden, ist der Wirkungsgrad noch um einige Prozentpunkte höher.

Vorhandene Gasnetze und Erdgasspeicher nutzen

Durch Elektrolyse und Methanisierung wird also Strom in Wasserstoff und Erdgas umgewandelt und damit erstmalig in großem Umfang speicherbar. Gleichzeitig löst diese Methode auch die größte Schwierigkeit der Stromspeicherung, nämlich das Platzproblem. Es kann einfach auf die bestehende Erdgasinfrastruktur, sprich das Leitungsnetz und die großen vorhandenen Erdgasspeicher, zurückgegriffen werden. Statt neue, teure und technisch aufwändige Speichermöglichkeiten zu entwickeln und zu bauen, wird der Strom – der in synthetisches Erdgas umgewandelt wurde – in den ausgeförderten Erdgaslagerstätten zwischengespeichert.

Energiespeicherung

Der Energieverbrauch in Österreich/Mitteleuropa ist im Winter deutlich höher als im Sommer. Verbrauchsnah gelegene Erdgasspeicher erbringen im Energiesystem die wesentliche Dienstleistung des saisonalen Ausgleichs.Vereinfacht dargestellt, wird im Sommer Gas eingelagert und im Winter wieder entnommen. Der Speicher hat einen Jahreszyklus, wie auch aus untenstehender Graphik erkennbar ist. Dabei geht es um sehr große Energiemengen, im Fall der RAG Austria AG um bis zu 66 TWh. Durch diese Dienstleistung wird sichergestellt, dass zu jedem Zeitpunkt im Jahr und selbst bei Lieferunterbrechungen die Energieversorgung gegeben ist (Versorgungssicherheit). Die Bedeutung des saisonalen Ausgleichs zwischen Angebot und Nachfrage wird in Zukunft noch deutlich zunehmen, wenn wir sukzessive auf Sonnen- und Windenergie umsteigen.

Eine andere Dienstleistung im Energiesystem wird durch Pumpspeicher und künftig durch die noch viel kleineren Batteriespeicher erbracht. Diese Speicher sorgen im Stromsystem für einen Tag-Nacht-Ausgleich und für die Stabilität des Stromnetzes. Diese Speicher werden daher bis zu 365 mal pro Jahr gefüllt und wieder geleert und sind deutlich kleiner. Das Speichervolumen der österreichischen Pumpspeicher beträgt lediglich 0,14 TWh (Quelle: TU Wien, ESEA/EA (Hrsg.): „Super-4-Micro-Grid“, Endbericht zum Forschungsprojekt, Wien 2011), ausreichend für diese Dienstleistung aber ungeeignet für die Bedürfnisse der saisonalen Speicherung.

Der Energieverbrauch in Österreich/Mitteleuropa ist im Winter deutlich höher als im Sommer. Verbrauchsnah gelegene Erdgasspeicher erbringen im Energiesystem die wesentliche Dienstleistung des saisonalen Ausgleichs.