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12-03-2020 | Energie + Nachhaltigkeit | Schwerpunkt | Article

Umweltministerium will Power-to-X voranbringen

Author: Frank Urbansky

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Kraftstoffe aus Power-to-X-Verfahren spielen im Klimapaket der Bundesregierung keine Rolle. Das Bundesumweltministerium will die Forschung dazu jedoch weiterhin unterstützen.

Auch in Zukunft werden flüssige und gasförmige Kraftstoffe benötigt. "Es ist mit den aktuellen und erwarteten Technologieentwicklungen nur schwer vorstellbar, dass eine direkte Elektrifizierung (z. B. mit Batterien) auch für Anwendungsfälle mit hohen Speicheranforderungen (Energiemenge, Energiedichte) technisch umsetzbar ist", beschreiben die Springer-Vieweg-Autoren Stephan Stollenwerk, Jens Kanacher und Frank-Detlef Drake in ihrem Buchkapitel Strom und erneuerbare Kraftstoffe – gemeinsame Lösung für die Verkehrswende auf Seite 140 die Gründe.

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Strom und erneuerbare Kraftstoffe – gemeinsame Lösung für die Verkehrswende

Im Vorgriff auf das Pariser Klimaschutzabkommen von 2015 hat die Bundesregierung bereits im Jahr 2010 Ziele für die Reduktion von Treibhausgasen in Deutschland veröffentlicht. Das Energiekonzept 2010 sah CO2-Minderungsziele von 55 % bis 2030, 70 % …

Im Klimapaket der Bundesregierung spielten synthetische Kraftstoffe, die dafür in Frage kommen, jedoch keine Rolle. Sie könnten in mehreren Technologien erzeugt werden, die unter dem Namen "Power to X" oder "PtX" subsummiert werden. Meist handelt es sich um Elektrolyse von Wasser zu Wasserstoff und Sauerstoff sowie die Umwandlung dieses Wasserstoffs in flüssige Kraftstoffe unter Verwendung von Kohlenstoffoxiden.

Nutzen für die Industrie

Die Einschätzung des Bundesumweltministeriums scheint eine andere zu sein. Denn es hat ein Aktionsprogramm zu PtX aufgelegt. Aus Sicht des Ministeriums werde PtX perspektivisch national wie international einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz und zur Dekarbonisierung der Wirtschaft leisten. Als Anwendungsfelder werden neben der direkten Nutzung von Wasserstoff etwa in Brennstoffzellen oder Verbrennungsmotoren energieintensive Industrien mit prozessbedingten Emissionen wie die Stahl-, Zement- oder Teile der Chemieindustrie genannt.

Da die Potenziale für grünen Strom in Deutschland begrenzt sind, wird im Programm auch auf die Länder verwiesen, die deutlich mehr erneuerbare Energien, insbesondere aus Photovoltaik, produzieren und damit die Elektrolyse großindustriell sicherstellen können. Eine entsprechende "Exportinitiative Umwelttechnologien" (EXI) wird vom Ministerium seit Jahren unterstützt und zeitigt auch erste Erfolge. Denn Firmen aus Deutschland bestimmen den Weltmarkt bei der Herstellung von großtechnischen Elektrolyseuren.

Dennoch, so das Aktionsprogramm, sei es bis zur globalen Marktreife noch ein weiter Weg. Für deutsche Anlagenbauer könnten sich aufgrund ihrer Marktstellung gute Exportchancen eröffnen. Um diese zu verbessern, fährt das Aktionsprogramm zweigleisig. National soll der Bau von Demo-Anlagen im großtechnischen Maßstab vorangetrieben und unterstützt werden. International soll die Zusammenarbeit mit Ländern intensiviert werden, die den Ausbau erneuerbarer Energien vorantreiben wollen.

Know-how-Transfer im Mittelpunkt

In den kommenden Monaten will das Ministerium deswegen den Know-how-Transfer zur nachhaltigen Nutzung strombasierter Brenn-, Kraft- und Grundstoffe intensivieren und Unternehmen bei der Entwicklung der Technologie unterstützen. Dazu sollen vier Punkte dienen: Zum Ersten ist es der Know-how-Transfer, der in einem Dialogprozess, zu dem auch Fachtagungen gehören, geführt werden soll. Zum Zweiten soll ein Marktdurchlauf getestet werden. Dazu werden Projekte der Internationalen Klimaschutzinitiative (IKI) gefördert, darunter solche in Brasilien und Marokko. Zum Dritten soll eine deutschlandweite Vernetzung der Akteure unterstützt und das Know-how gebündelt werden. Geplant ist deswegen ein PtX-Kompetenzzentrum in der vom Kohleausstieg betroffenen Lausitz. Und schließlich sollen Synergien identifiziert und gehoben werden. Dafür soll ein international ausgerichtetes PtX-Sekretariat im Ministerium geschaffen werden.

Bei alledem steht die Nutzung der so geplanten und erzeugten Kraftstoffe in den oben genannten Segmenten im Mittelgrund. Denn eine reine Funktion von PtX als Stromspeicher ist ineffizient. "Ob allerdings langfristig eine Rückverstromung von H2 in E-Energie mittels reversibler Brennstoffzellen die ökonomisch sinnvollste Technologie darstellt, eine Energieversorgung auf der Basis von regenerativen Energien aufzubauen, scheint fraglich. Sie stellt zwar technisch im Moment die am leichtesten realisierbare Variante dar, betrachtet man jedoch die Energiekette mit den entropischen Verlusten, so ergibt sich ein Gesamtwirkungsgrad von nur 42 %", beschreibt diese grundlegende Schwäche Springer-Spektrum-Autor Bernhard Adler im Buchkapitel Erzeugung und Anwendungen von Wasserstoff  auf Seite 85.

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