POWER FUELS

Missing Link der Energiewende

Brenn- und Kraftstoffe müssen nicht klimaschädlich sein. Es gibt flüssige und gasförmige Energieträger, die aus grünem Strom gewonnen werden. Diese Power Fuels sollen zur dritten Säule der Energiewende werden. Doch wie können sie besser ins Spiel kommen?

Ein sonniger Tag im Mai 2051. Träge gleitet ein Transportschiff mit wuchtigen Kugelbäuchen in die Elbmündung ein. Taue knirschen, der Gastanker macht an den riesigen Stutzen des „H“-Terminals in Brunsbüttel fest. Im Pendelbetrieb landen hier Schiffe Wasserstoff und synthetisches Flüssiggas aus dem arabischen Raum an. Dort erzeugen Photovoltaik- und Windkraftanlagen auf Hunderten Quadratkilometern Strom für hochmoderne Elektrolyseanlagen, die Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff aufspalten. In weiteren Schritten werden daraus erneuerbares Methan und flüssige Energieträger hergestellt. Die ehemaligen Ölförderstaaten exportieren die grünen Brennstoffe – auch Power Fuels oder E-Fuels genannt – unter anderem nach Deutschland.

Die Szene ist fiktiv, aber schon in ein paar Jahren könnte sie Realität sein. Deutschland, so schätzt die dena-Leitstudie Integrierte Energiewende, wird 2050 bis zu 900 Terawattstunden der grünen Brenn- und Kraftstoffe pro Jahr benötigen. Denn die Power Fuels könnten zum dringend benötigten Missing Link der Energiewende werden. Neben Methan lassen sich aus grünem Wasserstoff auch synthetisches Benzin, Diesel oder Kerosin gewinnen. Im Rahmen der Energiewende ließen sich damit Lücken in Bereichen schließen, in denen nicht mehr Energie eingespart oder grüner Strom nicht direkt genutzt werden kann, etwa bei bestimmten Industrieanwendungen oder auch im Schwerlast-, Flug- oder Schiffsverkehr.

Power Fuels könnten ebenso die Versorgungssicherheit erhöhen, indem sie die schwankende Stromproduktion aus erneuerbaren Energien ausgleichen. „Steht viel erneuerbarer Strom zur Verfügung, wird Wasserstoff oder daraus erzeugtes Methan gespeichert. Bei Flaute macht ein Gaskraftwerk oder Brennstoffzellensystem daraus wieder Strom und nebenbei auch noch Wärme“, erklärt Patrick Schmidt vom Beratungsunternehmen Ludwig-Bölkow-Systemtechnik, das mit der dena eine Studie zu den Potenzialen von E-Fuels veröffentlicht hat. Deutschlands Windräder und Solarfarmen produzieren in Zukunft immer mehr Strom, der sich nicht sofort ins Netz einspeisen lässt: Elektrolyseure könnten ihn als Gas speicherfähig machen.
Damit Power Fuels zum Bindeglied im Energiemix werden, müssen auch in Deutschland mehr Produktionsanlagen entstehen. „Wir benötigen bis 2050 Elektrolyseure mit einer Kapazität von mehr als 100 Gigawatt“, sagt Christopher Hebling, der den Bereich Wasserstofftechnologien am Freiburger Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme leitet. Bisher gibt es in Deutschland nur Demonstrations- und Pilotanlagen mit einer Gesamtkapazität von rund 25 Megawatt. Die derzeit größte Anlage der Welt wird gerade südlich von Köln gebaut: Sie hat eine Kapazität von gerade einmal zehn Megawatt.

„Die Möglichkeit, bestehende Infrastrukturen und Anlagen weiter zu nutzen, ist einer der entscheidenden Pluspunkte der Power Fuels“

Hannes Seidl, dena-Bereichsleiter Energiesysteme und Energiedienstleistungen

Kaum neue Infrastruktur nötig

Von Chemikern schon im 19. Jahrhundert entdeckt, bietet das Elektrolyseverfahren der Energiewende wesentliche Vorteile. So sind die Infrastrukturen weitgehend vorhanden und müssen kaum angepasst werden. Synthetisches Methan ist zum Beispiel chemisch identisch mit fossilem Erdgas und lässt sich deshalb direkt als Brennstoff ins öffentliche Gasnetz einspeisen. „Die Möglichkeit, bestehende Infrastrukturen und Anlagen weiter zu nutzen, ist einer der entscheidenden Pluspunkte der Power Fuels“, sagt Hannes Seidl, dena-Bereichsleiter Energiesysteme und Energiedienstleistungen. Die Ziele der Energiewende ließen sich so an vielen Stellen mit geringeren Akzeptanzproblemen erreichen. Auch in Verbrennungsmotoren lassen sich die Power-Fuels nutzen. Die E-Fuels-Studie der dena geht davon aus, dass etwa 70 Prozent des Energiebedarfs aller Verkehrsmittel in der EU künftig durch Power-Fuels gedeckt werden müsste, wenn die Klimaziele erreicht werden sollen. Vollständig, so sagen viele Fachleute, lasse sich der Verkehr im Zuge der Energiewende nicht wirtschaftlich elektrifizieren.

Das Ziel: ein Euro als Literpreis

Deutsche Ingenieure und Universitäten sind bei Power-to-X-Verfahren weltweit führend. Der entscheidende nächste Schritt wird sein, die Märkte von morgen schon heute zu entwickeln. „Es ist wichtig, jetzt Nachfragemärkte zu schaffen, damit die Produktionskosten in den kommenden Jahren sinken“, betont Stefan Siegemund, stellvertretender dena-Bereichsleiter für erneuerbare Energien und Mobilität.

„Es ist wichtig, jetzt Nachfragemärkte zu schaffen, damit die Produktionskosten in den kommenden Jahren sinken.“

Stefan Siegemund, stellvertretender dena-Bereichsleiter für erneuerbare Energien und Mobilität

Nur so könnten Power Fuels eine zentrale Rolle bei der Energiewende einnehmen. Derzeit sind die grünen Kraft- und Brennstoffe noch nicht konkurrenzfähig: Die Herstellungskosten für einen Liter synthetischen Diesel liegen beispielsweise bei bis zu 4,50 Euro. „Der Markt für strombasierte Kraftstoffe braucht einen kräftigen und nachhaltigen Anstoß, so wie wir ihn um das Jahr 2000 für Solar- und Windenergie hatten, damit über verlässliche Rahmenbedingungen eine Industrialisierung in Gang kommt“, bilanziert Patrick Schmidt von Ludwig-Bölkow-Systemtechnik. Kosten von einem Euro pro Liter Power Fuel seien langfristig durchaus vorstellbar.

Global Alliance Power Fuels

Im September 2018 startete die dena die Global Alliance Power Fuels. Das international ausgerichtete Bündnis verfolgt das Ziel, globale Märkte für synthetische Kraft- und Brennstoffe auf Basis erneuerbarer Energien zu erschließen. Es wird von einem branchenübergreifenden Kreis von Wirtschaftsunternehmen getragen und soll ein breites Partnernetzwerk aus den Bereichen Forschung und Wissenschaft, Politik und Gesellschaft aufbauen. Bereits 2011 initiierte die dena die Strategieplattform Power-to-Gas, in der 26 Partner aus Industrie, Wirtschaft und Wissenschaft gemeinsam an wichtigen Fragestellungen rund um Power-to-X und Power Fuels arbeiten.

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transition 2019

Das Thema urbane Energiewende steht im Fokus der neuen Ausgabe des dena-Unternehmensmagazins „transition“. In Reportagen, Interviews, Grafiken und Analysen beleuchtet das Magazin den Fortschritt der integrierten Energiewende, stellt interessante Menschen und Ideen vor und liefert Geschichten, Zahlen und Fakten zur dena und ihren Projekten. Zur Onlineausgabe