Gasförmige Energieträger für die Zukunft.

Die Energiewende konfrontiert Industrie, Forschung, Politik und Gesellschaft mit enormen Herausforderungen. Robert Schlögl, geschäftsführender Direktor des Max-Planck-Instituts für chemische Energiekonversion, sagt: „Die Energiewende ist der komplette Umbau der Energieversorgung und damit die größte Wirtschaftsumstellung des 21. Jahrhunderts.“ Denn mit dem Ausstieg aus Atom- und Kohlekraft allein ist es nicht getan.

Zwar hat Ökostrom, also 100 Prozent Strom aus erneuerbaren Energien, schon heute einen Anteil von 45,4 Prozent am Bruttostromverbrauch der Bundesrepublik. Doch die Sektoren Wärme und Verkehr hinken mit 15,2 Prozent beziehungsweise 7,3 Prozent weit hinterher. Auch beim weiteren Ausbau erneuerbarer Energien werden unterschiedliche Ansätze zur Deckung des zukünftigen Energiebedarfs diskutiert.

Deshalb werden neue Technologien für die Energieversorgung von morgen entwickelt. Gasförmige Energieträger wie Wasserstoff und Biomethan sind dabei Gegenstand aktueller Forschungs- und Infrastrukturprojekte und von besonderer Bedeutung.

Wir erklären, wie und wo gasförmige Energieträger wie Wasserstoff produziert werden:

Gas aus Biomasse

Überall dort, wo organisches Material vergärt, entstehen gasförmige Bestandteile wie Methan (CH₄), beispielsweise in Mooren oder Güllegruben. In entsprechenden Anlagen wird dieser natürliche Prozess gezielt genutzt. Mikroorganismen setzen dabei organische Stoffe um und erzeugen ein methanhaltiges Gasgemisch. Nach der Aufbereitung kann daraus Biomethan hergestellt werden, das in das Gasnetz eingespeist und dort transportiert werden kann.

In 90 Prozent der Fälle wird das Gas direkt am Entstehungsort in Blockheizkraftwerken in Strom und Wärme umgewandelt. Biomethan kann aber beispielsweise auch verwendet werden, um Fahrzeuge mit Brennstoffzelle anzutreiben oder mit Brennstoffzellen-Heizungen Wärme zu erzeugen.

Wasserstoff ist gerade in Politik und Forschung stark im Trend. Dabei ist Wasserstoff eigentlich ein alter Bekannter und noch dazu das häufigste Element im Universum. Allerdings: Ohne Veredelung ist Wasserstoff nicht nutzbar. Und das war bisher der Haken.

Beim herkömmlichen Verfahren zur Wasserstoffproduktion, der Dampfreformierung, wird Erdgas unter großer Hitze in Wasserstoff und CO₂ aufgespalten. Je nach Verfahren wird das dabei entstehende Kohlendioxid unterschiedlich behandelt. Die Folge: eine schlechte CO₂-Bilanz. Mit dem grauen Wasserstoff hat die aktuelle Debatte allerdings nichts mehr zu tun. Im Gegenteil: Grüner Wasserstoff wird als möglicher Baustein zukünftiger Energieversorgungskonzepte diskutiert.

Wasserstoff aus Power-to-Gas

Beim Power-to-Gas-Verfahren wird Strom genutzt, um durch Elektrolyse Wasserstoff zu erzeugen. Der erzeugte Wasserstoff kann gespeichert, transportiert oder für verschiedene Anwendungen genutzt werden. Zudem kann Wasserstoff weiterverarbeitet werden. Wasserstoff kann außerdem weiterverarbeitet werden. Dabei wird er mit Kohlendioxid (CO₂) zu Methan umgesetzt.

Das entstehende Gas kann anschließend in bestehende Gasinfrastrukturen integriert werden. Oder er wird durch Zugabe von CO₂ – etwa aus der Luft oder als Restprodukt aus Biogasanlagen – zu synthetischem Erdgas (CH₄) veredelt. Ein weiteres Einsatzgebiet mit enormem Potenzial: Wasserstoff-Autos.

Je nachdem, wie das bei der Herstellung entstehende Kohlendioxid (CO₂) behandelt wird, unterscheidet man zwischen blauem und türkisem Wasserstoff. Beide Verfahren werden von verschiedenen Akteuren als mögliche Übergangstechnologien für die zukünftige Energieversorgung diskutiert.

Blauer Wasserstoff

Wird das CO₂, das bei der Herstellung entsteht, im Untergrund eingelagert, spricht man von blauem Wasserstoff. Dieser Prozess heißt Carbon Capture Storage (CCS). Das geologische Speicherpotenzial Europas ist immens, Schätzungen der International Association of Oil and Gas Producers (IOGP) zufolge liegt es bei 134 Gigatonnen.

Trotzdem ist die Speicherung von CO₂ im Untergrund, beispielsweise unter dem Meeresboden, umstritten. Die Forschung hat noch keine abschließende Antwort auf die Frage gefunden, wie sicher dieses Verfahrens ist, zum Beispiel was Erdbebensicherheit und langfristige Lagerung angeht. Aktuelle Studien laufen noch.

Türkiser Wasserstoff

Wird das Kohlendioxid, das bei der Abscheidung entsteht, nicht eingelagert, sondern zur stofflichen Nutzung weiter veredelt (Carbon Capture and Utilization, CCU), spricht man von türkisem Wasserstoff. Fester Kohlenstoff spielt etwa in der chemischen Industrie, aber auch bei der Produktion von Baumaterialien eine Rolle.

Wasserstoff und Gas aus Biomasse sind zwei gasförmige Energieträger mit unterschiedlichen Eigenschaften und Herstellungsverfahren. Welche Lösung für einen bestimmten Anwendungsfall geeignet ist, hängt von den jeweiligen Rahmenbedingungen ab.

• Gas aus Biomasse benötigt organische Rohstoffe wie Gülle, Bioabfälle oder pflanzliches Material.
• Bei entsprechenden Anlagen können Geruchsbelastungen für das Umfeld entstehen.
• Die Herstellung von Wasserstoff befindet sich in vielen Anwendungsbereichen noch im Ausbau. Dafür sind Investitionen in Anlagen und Infrastruktur erforderlich.

Wasserstoff und Gas aus Biomasse werden für unterschiedliche Einsatzbereiche der Energieversorgung diskutiert. Beide Energieträger können in bestehende oder zukünftige Versorgungskonzepte eingebunden werden. Deshalb enthält unser GASAG | Erdgas Anteile von Wasserstoff und Gas aus Biomasse.

Für die zukünftige Energieversorgung werden verschiedene Alternativen zu fossilen Energieträgern diskutiert. Dazu zählen beispielsweise Wasserstoff, Biomethan und synthetische Gase, die in den Bereichen Strom, Wärme und Mobilität eingesetzt werden.

Aus diesem Grund arbeiten die Gasversorgungsunternehmen mit Hochdruck daran, neue Konzepte umzusetzen. Denn jetzt kommt es darauf an, verfügbare Technologien so auszubauen und zu entwickeln, dass sie wirtschaftlich sind und für Kundinnen und Kunden bezahlbar werden. Wenn wir die größte Wirtschaftsumstellung des 21. Jahrhunderts meistern wollen, müssen wir Gas geben.