Klimafreundliche Gase – eine wichtige Säule der zukünftigen Energieversorgung

Klimafreundliche Gase in der Energiewende

Eine Zwei-Energieträger-Welt bestehend aus Elektronen und Molekülen, oder aus Strom und Gas, ist ein Grundpfeiler einer zunehmend dezentralen und auf erneuerbaren Energien basierenden Energieversorgung. Die bestehenden Strom- und Gasinfrastrukturen können mit Power-to-Gas-Technologien verknüpft werden. Klimaneutrale Energien können so bedarfsgerecht über die Strom- und Gasnetze hinwegfließen.

Erdgas und klimafreundliche Gase wie Wasserstoff, Biogas und synthetisches Methan garantieren in dieser Energielandschaft die Versorgungssicherheit. Zudem kann Power-to-Gas die bisher fossilen und nicht zu elektrifizierenden Anwendungen, zum Beispiel in der Schifffahrt, Industrie oder im Schwerlastverkehr, CO2-neutral energetisch versorgen.

Der Schlüssel hierzu liegt in einem Prozess bestehend aus drei parallel verlaufenden Schritten: Beim Fuel-Switch werden die herkömmlichen Energieträger Kohle, Erdöl und Erdölprodukte durch Erdgas ersetzt und schrittweise abgelöst. Die Ablösung von Kohle- durch Gaskraftwerke birgt enorme Klimaschutzpotenziale zu geringen Kosten. Durch einen Fuel-Switch können sektorübergreifend über 180 Mio.Tonnen CO2 eingespart werden.

Im parallel einsetzenden zweiten Schritt, dem Content-Switch, wird der Anteil klimafreundlicher Gase im Gasnetz kontinuierlich gesteigert. Dies würde die Treibhausgasemissionen um rund 80 Mt CO2 reduzieren. Der Modal-Switch sieht die intersektorale Verknüpfung der bestehenden Strom- und Gasinfrastrukturen vor und trägt zusätzlich mit einer Einsparung von 260 Mt Emissionen zum Klimaschutz bei.

Gas kann grün

Schon heute können gasförmige Energieträger entweder aus biologischen Quellen oder über Power-to-Gas-Prozesse erneuerbar erzeugt werden. Zudem ist es möglich, teilweise dekarbonisierten oder blauen Wasserstoff aus Erdgas herzustellen und das entstehende CO2 bzw. den Kohlenstoff zu verwerten oder einzulagern. Somit steht eine ganze Reihe von Gasen zur Verfügung. Dem Oberbegriff der Familie der klimafreundlichen Gase sind drei Gruppen (1. Erneuerbare Gase; 2. Dekarbonisierte Gase; 3. Teildekarbonisierte Gase) zugeordnet.

Das Potenzial der grünen Gase in Deutschland wird auf knapp über 400 Terawattstunden (TWh) bis zum Jahr 2050 geschätzt (DVGW). Das entspricht ungefähr der Hälfte des aktuellen Gasbedarfs in Deutschland. Damit das Grüngas-Potenzial zukünftig zur Verfügung steht, müssen jedoch zügig Erzeugungskapazitäten in großem Maßstab aufgebaut werden.

Energie aus Biomasse

In Deutschland werden derzeit fast 9.500 Biogasanlagen (zum Großteil zur Stromerzeugung) betrieben. Die elektrische Leistung dieser Anlagen beträgt insgesamt rund 4.840 Megawatt. Ein Teil des erzeugten Biogases wird auf Erdgasqualität aufbereitet und fließt direkt in das Erdgasnetz.

Dazu können auch holzartige Reststoffe aus Gewerbe und Industrie, kommunale Abfälle sowie Hölzer und Stroh aus Land- und Forstwirtschaft zu Methan umgewandelt werden. Es besteht es ein nachhaltiges Potenzial an synthetisch erzeugtem Erdgas von fast 10 Mrd. Kubikmeter pro Jahr. In Kombination mit Power-to-Gas-Verfahren lässt sich dieses Potenzial innerhalb der nächsten 30 Jahre sogar auf knapp 17 Mrd. Kubikmeter jährlich erhöhen.

Synthetische Gase

Deutschland ist mit aktuell 34 Power-to-Gas-Anlagen und einer Gesamtleistung von rund 30 Megawatt (MW) in Betrieb das Land mit den weltweit meisten Projekten dieser Art. Rund ein Drittel der geplanten Anlagen soll größer als 10 MW werden; für zwei davon ist sogar eine Leistung von 100 MW geplant. Ihre Gesamtleistung wird mit 273 MW dann das Neunfache der heute installierten Anlagen erreichen.

Klimafreundliche Gase im Wärmesektor

Neben Industrie, Verkehr und Stromwirtschaft kann der Einsatz klimafreundlicher Gase im Wärme- und Gebäudesektor zu hohen CO2-Einsparungen führen. Grüne Gase in Form von synthetischem Methan können dabei unbegrenzt im Gebäudebestand eingesetzt werden. Besonderes Augenmerk sollte dabei auf Technologien der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) gelegt werden, die sowohl Wärme als auch Strom erzeugen. Diese ist insbesondere in urbanen Mehrfamilienhäusern und Gewerbebauten oder in Regionen mit geringer Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien vorteilhaft.

Neue Rolle von Wasserstoff

Mit Hilfe der vorhandenen Gasinfrastruktur lässt sich Wasserstoff speichern, transportieren und verteilen. Bereits heute ist es möglich, bis zu zehn Volumenprozent Wasserstoff in das bestehende Gasnetz in Deutschland einzuspeisen. In einem nächsten Schritt soll diese Grenze auf 20 % erhöht werden.

Um den Weg für Wasserstoffnutzung frei zu machen, hat die Bundesregierung eine Nationale Wasserstoff-Strategie entwickelt. Diese sieht vor, dass Wasserstoff künftig eine zentrale Rolle in der deutschen Energieversorgung einnehmen soll – dies setzt nach den Plänen der Bundesregierung sowohl den Aufbau einer neuen und grenzüberschreitenden Infrastruktur, als auch die Transformation des bestehenden Gasnetzes für die Wasserstoffeinspeisung voraus.

Über Power-to-Gas erzeugter Wasserstoff kann – mit einer entsprechenden Systemanpassung – direkt in die Gasnetze eingespeist und bedarfsgerecht in den verschiedenen Sektoren weiterverwendet werden. Er ist damit ein tragendes Element der zukünftigen „Zwei Energieträger-Welt“ und der europäischen Energiewende.

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