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Freitag, 28. Oktober 2011

Strom als Erdgas speichern


Energieträger Methan
Erdgas ist ein sehr vertrauter Energieträger, der bisher aus natürlichen Lagerstätten (Aus der Erde, daher Erd-Gas) gewonnen wird. Aufgrund endlicher Lagerstätten und der Problematik, dass die Verbrennung von Erdgas CO2 erzeugt, sollte Erdgas, genaugenommen Methan, in Zukunft anders gewonnen werden. Eine faszinierende Idee ist, Erdgas aus Strom zu erzeugen. Damit hat man scheinbar zwei Probleme auf einmal gelöst, Strom kann in Form von Erdgas gespeichert werden und klimaneutrales Erdgas steht zur Verfügung wenn der Strom aus erneuerbaren Quellen stammt.
Das Erdgas zu Methan Verfahren, immer wenn Pfeile eintreffen, wird Material oder Energie eingespeist, Am Ende entsteht SNG, "Synthetic Natural Gas" also Methan. Für die Stromerzeugung sind weitere Schritte nötig.
Quelle: Specht [1]

Energieverbrauch
Betrachtet man den Erzeugungsprozess genauer, gibt es einige bemerkenswerte Probleme. Zunächst muss als Vorprodukt für Methan Wasserstoff erzeugt werden. Dies erfolgt durch Elektrolyse, ein altbekanntes Verfahren, das allerdings unter realistischen Bedingungen keinen besonders guten Wirkungsgrad hat. Danach wird aus dem Wasserstoff unter Zugabe von CO2, in einem Druckreaktor Methan. Auch dieser Prozess hat nur einen begrenzten Wirkungsgrad, insbesondere muss im Reaktor eine erhebliche Temperatur von über 500 °C herrschen. Dieses gewonnene Methan muss unter Druck gesetzt werden und kann damit in das Erdgasnetz eingespeist werden. Das Erdgasnetz in Deutschland hat aufgrund der enormen Kapazität von Druckkavernen ein sehr hohes Speicherpotential von rechnerisch 130TWh Elektrizität.
Wirkungsgrad
In einem letzten Schritt wird jetzt aus dem Erdgas Strom erzeugt. Dies geschieht am besten mit einer Gasturbine und einem Generator. Unter Einsatz der besten verfügbaren Turbinen (GuD-Kraftwerk) erreicht man einen Gesamtwirkungsgrad von 37% laut Sterner [1, Seite 345]. Es sei angemerkt, dass Sterner als Erfinder des Konzepts in seinem Artikel sicher eine sehr optimistische Abschätzung des Wirkungsgrads angibt.
Technischer Aufwand
Neben den niedrigen Wirkungsgrad muss man den Aufwand für die Erzeugung des Methangases berücksichtigen. In der Kette kommen zwei chemische und eine Anlage zur Stromerzeugung zum Einsatz. Berücksicht man nur die Umwandlung von Wasserstoff zu Methan, die in einer Containerbasierten Anlage mit einer Leistung von 50kW am ZSW realisiert wurde, so ergibt sich, dass man für die Speicherleistung 5 GW bereits 100.000 Container benötigt. Dies entspricht einer Fläche von 20 km². Veranschlagt man pro Container Kosten von 100.000€ so wird allein die Umwandlung in Methan eine Anlage mit 10 Mrd. Euro erfordern. Es ist schwer vorstellbar, dass ein derartiges Konzept im großen Maßstab wirtschaftlich betrieben werden kann. Allerdings könnte in einzelnen Fällen unter speziellen Einspeiseregeln, etwa zur Optimierung der vorhergesagten Leistung einer Windkraftanlage, eine solche Anlage Sinn machen. 
Quellen:
[1] M. SPECHT, u.a.,.ERDÖL ERDGAS KOHLE 126. Jg. 2010, Heft 10

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