Das Öko-Institut hat die klimapolitische Konsistenz und die Kosten von Methanisierungsstrategien geprüft. Ergebnis: Keine schnelle und großflächige Einführung von Power-to-Gas
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Power-to-Gas ist nicht dazu geeignet, größere Mengen CO2 dauerhaft aus der Atmosphäre zu entziehen. Zudem ist die Technik mit großen energetischen Umwandlungsverlusten verbunden. Diese sind die Ergebnisse einer aktuellen Studie des Öko-Instituts.
Die Idee kling gut: Aus Strom wird Gas - Power to Gas. Audi betreibt eine Pilotanlage zur Methanisierung im Emsland und das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden Württemberg (ZSW) eine 250-kW-Power-to-Gas-Pilotanlage in Stuttgart. Das sind nur zwei Beispiele für Pilot- und Demonstrationsprojekte im Bereich der Power-to-Gas-Forschung. Der Vorteil: Überschüssiger Strom aus erneuerbaren Energien kann in Wasserstoff oder synthetisches Erdgas umgewandelt und im Erdgasnetz gespeichert oder direkt als Kraftstoff für Erdgasfahrzeuge genutzt werden. Der im ersten Prozessschritt erzeugte Wasserstoff ließe sich auch als Treibstoff für künftige Brennstoffzellen-Autos verwenden.
So weit so gut. Doch wie steht es um die erneuerbaren Energien? Wenn man sich die aktuellen Pläne der Bundesregierung anschaut, eher schlecht. Die Reform des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) soll Anfang April beschlossen werden. Damit soll der rasante Kostenanstieg bei der Energiewende abgebremst und unter anderem die Förderung von Windkraft begrenzt werden.
Und bei der ökologischen Integrität des synthetischen Methans setzen die Bedenken des Öko-Instituts an: Denn laut einer Studie des Instituts ist der Einsatz von "Power-to-Gas" nur sinnvoll, wenn bereits ein hoher Anteil des Stroms aus erneuerbaren Energien stammt. Wird Strom aus konventionellen Kraftwerken verwendet, verlagert dies den CO2-Ausstoß nur. Da der Prozess darüber hinaus hohe Wirkungsgradverluste aufweist, sei es sinnvoller mittelfristig auf andere Maßnahmen zu setzen, so die zentralen Ergebnisse der Studie "Prüfung der klimapolitischen Konsistenz und der Kosten von Methanisierungsstrategien“.
70 Prozent Wirkungsgradverluste machen Power-to-Gas teuer
"Der Eindruck, mit Power-to-Gas könnten klimaschädliche Treibhausgasemissionen aus Industrieprozessen oder gar Kohlekraftwerken gebunden werden, ist nicht korrekt", erklärt Lukas Emele, Wissenschaftler am Öko-Institut mit Schwerpunkt Energie und Klimaschutz. "Vielmehr gelangen die Emissionen später und auf Umwegen in die Atmosphäre. Es muss vielmehr darum gehen, gerade die energie- und emissionsintensiven Prozesse in der Industrie effizienter zu gestalten und damit nachhaltig weniger Emissionen zu verursachen."
In den chemischen Prozessen der Wasserstoffelektrolyse und Methanisierung gehen zudem große Mengen der eingesetzten Energie verloren, erläutert das Öko-Institut. Werde das mittels Power-to-Gas erzeugte Methan beispielsweise dazu genutzt, wieder Strom zu erzeugen, stünden nur noch etwa 30 Prozent der ursprünglich eingesetzten Energie zur Verfügung. Werde das Methan als Kraftstoff genutzt, gehe in der Umwandlung immerhin noch knapp die Hälfte der Energie verloren.
Methanisierung erst sinnvoll bei hohem Anteil an erneuerbaren Energien
"Besonders widersinnig ist es, auf der einen Seite aus Strom einen chemischen Energieträger zu erzeugen, während auf der anderen Seite noch umfangreich Kohle und Erdgas, die ebenfalls chemische Energieträger sind, zur Stromerzeugung genutzt werden", sagt Emele. "Eine Methanisierung ist aus Klimaschutzsicht erst dann sinnvoll, wenn wir einen sehr hohen Anteil an erneuerbaren Energien in unserem Stromsystem haben."
Deshalb sei es laut der Studie des Öko-Instituts deutlich effizienter, zunächst synthetischen Wasserstoff in der chemischen Industrie zu nutzen (Power-to-Chemicals), bevor synthetisches Methan als Kraftstoff im Verkehr eingeführt wird.
Alternativen kurz- und mittelfristig den Vorrang geben
Das Öko-Institut hat zudem in verschiedenen Analysen, zuletzt in der Verteilnetzstudie Rheinland-Pfalz, gezeigt, dass der Ausbau der Stromnetze derzeit trotz der nötigen Investitionen noch kostengünstiger ist, als neue Speicher zu bauen. Ein Ausbau der Speicher in Deutschland werde erst bei sehr hohen Anteilen an erneuerbarem Strom nötig.
In Zeiten niedriger Strompreise könnte Strom auch direkt zur Wärmeproduktion eingesetzt werden. Auch sollten Biomassekraftwerke und Biogasanlagen nur noch Strom in Spitzenlastzeiten produzieren. Eine schnelle großflächige Einführung der Power-to-Gas-Technik und insbesondere die finanzielle Förderung (zum Beispiel durch eine Befreiung von den Netznutzungsentgelten oder durch die Befreiung von der EEG-Umlage) für die nächsten Jahre ist daher aus Sicht der Wissenschaftler des Öko-Instituts weder zielführend noch notwendig.
"Auch bei der erneuerbaren Stromerzeugung wird auf einen Mix aus Wind, Sonne und anderen Technologien gesetzt. Deshalb sollte sich auch die Entwicklung von Speichern nicht auf eine Technologie konzentrieren", führt Emele weiter aus. Das Öko-Institut empfiehlt deshalb, auch andere Speicheroptionen wie beispielsweise Batterie- und Druckluftspeicherkraftwerke weiterzuentwickeln.