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FA 13 Gasgeben für die Energiewende
Verzicht auf Atomkraft und eine geringere Nutzung fossiler
Brennstoffe
–
Länder
wie
Deutschland
forcieren
die
Energiewende. Doch mangelt es bisher nicht nur an
ausreichend ausgebauten Stromtrassen, sondern auch an
einem Energiespeichersystem. Neue Netze müssen also
gezogen
und
Technologie,
verlegt
Power
werden
to
und
Gas,
eine
könnte
noch
in
junge
Zukunft
Energieschwankungen aus Wind und Sonne ausgleichen.
Gelingen
kann
die
Energiewende
nur
mit
geeigneten
Armaturen.
Die Natur nimmt ihren Lauf, so oder so – ändern kann der Mensch
daran nichts. Strahlt die Sonne und bläst der Wind kräftig, wird
reichlich Energie erzeugt, die aber bisher nicht komplett in das
Stromnetz eingespeist bzw. nicht gespeichert werden kann. Aber
auch der umgekehrte Fall ist problematisch: Versteckt sich die
Sonne hinter dicken Wolken und weht keine frische Brise, sinkt
der Energieertrag beträchtlich. Eine Versorgungslücke droht. Der
Königsweg lautet daher: Wird zu viel Strom erzeugt, sollte der
Überschuss gespeichert werden, der bei einem Mangel in der
Energieerzeugung wieder abgerufen werden kann. „Wenn in
Zukunft erneuerbare Energien die Stromversorgung dominieren,
müssen große Mengen Strom langfristig gespeichert werden, um
längere Perioden mit wenig Wind und Sonne zu überbrücken“,
betont Stephan Kohler, Vorsitzender der Geschäftsführung der
Deutschen Energie-Agentur (dena).
Pumpspeicheranlagen reichen nicht
Soweit die Theorie: Fakt ist, dass man den zuviel produzierten
erneuerbaren Strom „nicht einfach im Stromnetz lagern kann.
Erzeugung und Verbrauch müssen dort immer zeitgleich erfolgen“,
erklärt das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-
Forschung
Speichern
Baden-Württemberg
auf
zurückgegriffen.
(ZSW).
bestehende
Allerdings
Bisher
wird
zum
Pumpspeicherkraftwerke
vermögen
sie
im
Notfall
rein
rechnerisch den kompletten Strombedarf Deutschlands für nur
weniger als eine Stunde zu decken. „Das ist deutlich zu wenig“, so
das ZSW. Diese Technik kann – selbst bei einem Ausbau – nicht
die Lücke schließen, sie allenfalls ein wenig verringern.
Um das Dilemma zu lösen, wird seit einigen Jahren an der
Entwicklung
gearbeitet.
der
Die
sogenannten
Power-to-Gas-Technologie
Power-to-Gas-Technologie
ist
mittlerweile
technologisch umsetzbar, aber nicht unumstritten. Experten halten
Power
to
Gas
momentan
noch
für
zu
ineffektiv
und
unwirtschaftlich. Dass Handlungsbedarf besteht, scheint der dena
bewusst zu sein: „Für die langfristig benötigte Option der
Rückverstromung, d.h. des Einsatzes von Power to Gas als
Stromspeicher unter Nutzung der Erdgasinfrastruktur, muss der
Systemwirkungsgrad noch deutlich gesteigert werden.“
Power to Gas als Pilotprojekte
Was sich auch bei einer dena-Roadmap mit einem Handlungspfad
darstellt, mit dem der großtechnische, wirtschaftlich tragfähige
Einsatz von Power to Gas bis 2022 in Deutschland mit einer
Power-to-Gas-Anlagenkapazität von 1.000 Mwel angestrebt wird.
Status derzeit also: Bestehende Anlagen gelten als Pilot- und
Demonstrationsprojekte mit einer erhofften guten mittel- bis
langfristigen
Perspektive
für
die
Energieversorgung.
In
Deutschland sind – Stand Januar 2014 – zehn Anlagen in Betrieb,
rund 15 Power-to-Gas-Projekte befinden sich in der Planung oder
im Bau. Power to Gas bedeutet, dass aus Energiestrom Gas wird.
Power-to-Gas-Anlagen arbeiten mit einer Speichertechnologie, um
erneuerbare Energien in das Energiesystem zu integrieren. „Dabei
wird überschüssiger Strom, zum Beispiel aus Windkraftanlagen,
dazu genutzt, um im Elektrolyseverfahren aus Wasser Wasserstoff
zu gewinnen“, erläutert die dena. Unter Zugabe von Kohlendioxid
könne der Wasserstoff in einem zweiten Schritt zu Methangas
weiterverarbeitet werden. Das CO2 kann aus industriellen
Prozessen,
Brauereien,
aus
Klärgasen,
Ethanolindustrie,
Biogasanlagen und – bearbeitet – aus der Umgebungsluft genutzt
werden. Allein in Deutschland gibt es rund 6.000 Biogasanlagen.
Langfristig Gas speichern
„Das synthetisch erzeugte Erdgas oder auch der Wasserstoff
können
in
der
bestehenden
Erdgasinfrastruktur
langfristig
gespeichert und vielfältig verwendet werden – zur Rückerzeugung
von Strom und Wärme oder als Kraftstoff“, erläutert die
„Strategieplattform Power-to-Gas“. Erzielt würde also – neben der
industriellen und privaten Nutzung – auch eine Verwendung für die
Mobilität. Die Technologie „ermöglicht den Einsatz schadstofffreier
und hocheffizienter Brennstoffzellenfahrzeuge“, erläutert Werner
Diwald, Mitglied des Vorstands der Enertrag AG. Die Technologie
gilt damit als systemübergreifend.
Armaturen „pflastern“ den gesamten Weg des Energiestroms.
Bereits beginnend bei der Energieerzeugung durch Wind und
Sonne, ist diese Anlagenkomponente unverzichtbar. Durch die
erneuerbaren Energien ergibt sich also eine neue Kette an
Anlagen. Zukünftig verstärkt bis hin zu Power-to-Gas-Anlagen?
Armaturen sind essentiell
Auch für die Power-to-Gas-Anlagen selbst sind Armaturen
unverzichtbar. Die Branche kann in vielfacher Weise von der
Weiterentwicklung dieser Technologie profitieren. Zum Einsatz
kommen Armaturen beispielsweise bei der Wasserelektrolyse, der
Rückverwandlung von H2 zu Strom in Gaskraftwerken, bei der
Einspeisung von Wasserstoff in das öffentliche Erdgasnetz, bei
Tankstellen – inklusive Lieferlogistik –, bei der Methanisierung und
bei Brennstoffzellen. Armaturen sind hier essentiell. Nur mit ihnen
können Fluide wie Wasser, Wasserstoff, Sauerstoff, Methan oder
Erdgas zielgerecht gehändelt werden. Durch die mannigfachen
Anwendungsfelder und die einzelnen anfallenden Aufgaben
kommen alle bekannten Armaturenarten zum Einsatz, also unter
anderem Regelventile, Sicherheitsventile, Klappen, Schieber,
Kugelhähne, Magnetventile und Kondensatableiter.
Bei
der
Wasserelektrolyse
werden
beispielsweise
zur
Prozessregelung das zugeleitete Wasser und die entstehenden
Gase Wasserstoff und Sauerstoff durch Regelarmaturen wie
Druckregler
und
Durchflussregelventile
sowie
durch
Absperrarmaturen punktgenau gesteuert. Während Magnetventile
im Bereich der Brennstoffzelle eingesetzt werden, verhindern
Sicherheitsventile unzulässige Überdrücke in Wasserstoff- oder
Erdgastanks. Außerdem werden Regelventile, Kondensatableiter
und
andere
Armaturentypen
etwa
in
Untergrundspeichern,
Verdichterstationen und bei der Gaslogistik verwendet.
Hohe Ansprüche
An Armaturen im Umfeld von Power to Gas werden hohe
Ansprüche gestellt. Sie müssen aufgrund der überwiegend
gasförmigen Medienphase hohe Anforderungen an die Dichtigkeit
erfüllen.
Die
Armaturen
müssen
daher
die
europäische
Druckgeräterichtlinie erfüllen und das CE-Kennzeichen besitzen.
In vielen Fällen müssen auch die Anforderungen der europäischen
Explosionsschutzrichtlinie (ATEX) erfüllt und im Rahmen der CEKennzeichnung entsprechend dokumentiert werden.
Moderne Simulationswerkzeuge wie CFD und FEM werden
eingesetzt, um die innere Geometrie oder das Verhältnis Gewicht
zu Druckfestigkeit zu optimieren. Das eine Material oder die eine
Geometrie für Armaturen bei Power to Gas gibt es übrigens nicht.
Stattdessen muss der Werkstoff der Armatur jeweils auf das
Einsatzgebiet mit seinen verschiedenen Anforderungen an die
Medien, die Betriebsbedingungen und die Konstruktionen der
Produkte abgestimmt werden.
Reduzierung von Treibhausgasen
Im
Gegensatz
zu
Strom
ist
die
Speicherung
von
Gas
unproblematisch. „Mehr als 400.000 Kilometer Leitung und 47
unterirdische Gasspeicher bietet das Gasnetz an“, berichtet das
deutsche Energieunternehmen EnBW. Würde Gas aus der Powerto-Gas-Technologie in Leitungen und Gasspeichern ‚geparkt’,
ließe sich die Stromversorgung in Deutschland bei Abruf hiermit
für rund zwei bis drei Monate absichern.
Nicht nur die Energieversorgung würde mit Power to Gas
gesichert.
Auch
dem
ökologischen
Aspekt
könnte
diese
Technologie Rechnung tragen, ein Kriterium, das der Motor der
Energiewende
ist.
Und
der
Anspruch
ist
hoch:
So
soll
beispielsweise laut der deutschen Bundesregierung der Ausstoß
von Treibhausgasemissionen bis 2050 gegenüber 1990 um
mindestens 80 Prozent gesenkt werden. Ferner ist beabsichtigt,
den Anteil erneuerbarer Energien am Bruttoendenergieverbrauch
bis
2050
auf
60
Prozent
zu
steigern
–
ambitionierte
Klimaschutzziele.
Um Power to Gas stärker zu forcieren, wären Anreize zu schaffen,
die die Technologie effizienter und wirtschaftlicher machen. „Zur
Markteinführung
sind
politisch
flankierte
Markteinführungsinstrumente sowie die Anrechenbarkeit von
erneuerbarem Wasserstoff und Methan auf die Biokraftstoffquote
bzw. Treibhausminderungsquote notwendig“, wünscht sich die
dena.
Politik am Zug
Und damit ist die Politik wieder am Zug. Wer A sagt, muss auch B
sagen. Wenn die deutsche Bundesregierung die Energiewende
massiv vorantreiben möchte, kann sie aus heutiger Sicht an der
Power-to-Gas-Technologie
nicht
vorbeikommen.
Und
möglicherweise wird Deutschland bei diesen Anlagen zu einem
Vorreiter weltweit. Neue Exportschlager? Nicht ausgeschlossen!
Presse Kontakt Valve World Expo 2014:
Petra Hartmann-Bresgen
Kathrin Kleophas van den Bongardt
 +49 (0)211/4560-541
 +49 (0)211/4560-544
 +49 (0)211/4560-87 541/-87 544
 HartmannP@messe-duesseldorf.de
 KleophasvandenBongardtK@messe-duesseldorf.de
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