PtX-Anlagen sollten als Element der Netzentlastung integrieret werden. Zudem sind Planungs- und Genehmigungsverfahren für PtX-Anlagen zu standardisieren. Ebenso sind Instrumente für Kommunen und Stadtwerke zu entwickeln, um lokale Akteure bei der Identifikation, Erschließung und (Weiter-)Entwicklung von geeigneten Standorten für PtX-Anlagen zu unterstützen. Das sind zentrale Ergebnisse eines dreijährigen Forschungsprojekts zu Power-to-X-Anlagen.
Wegen des kontinuierlich wachsenden Anteil erneuerbarer Energien an der Stromversorgung entstehen zunehmend zeitliche und räumliche Unterschiede zwischen Erzeugung und Nachfrage von Strom. Um diese Diskrepanz möglichst effizient und kostengünstig zu beheben und gleichzeitig die nötige Versorgungssicherheit zu gewährleisten, sind flexible Maßnahmen nötig. Power-to-X (PtX) ist eine Möglichkeit dafür. Darunter versteht man verschiedene Technologien zur Speicherung bzw. anderweitigen Nutzung von Strom. Zu solchen Maßnahmen gehört die Transformation von Strom zu unterschiedlichen Produkten wie Wärme (Power-to-Heat, PtH), Gase (Power-to-Gas, PtG), chemischen Produkten (Power-to-Chemicals, PtC) oder Kraftstoffen (Power-to-Fuel, PtF).
Im Virtuellen Institut „Strom zu Gas und Wärme“ arbeiten sieben Forschungsinstitutionen aus Nordrhein-Westfalen im Auftrag der Landesregierung an einer Weiterentwicklung dieser Flexibilitätsmaßnahmen. Die Forschungsaktivitäten des Hauptprojekts der Jahre 2015-2017 wurden nun im Rahmen eines Abschlussberichts veröffentlicht. Die Ergebnisse stehen zum Download zur Verfügung.
Bakterien verarbeiten Wasserstoff zu Methan
Im Rahmen der experimentellen Untersuchungen hat das Forschungszentrum Jülich eine Anlage zur Demonstration der Power-to-Gas-Technologie errichtet und in Betrieb genommen. Ergänzend zu der Elektrolyse und auf einer chemischen Methanerzeugung basierenden Demonstration des PtG-Verfahrens hat das Fraunhofer-Institut UMSICHT ein biologisches Verfahren zur Herstellung von Methan aus CO₂ an einer eigens hierzu entwickelten Technikumsanlage untersucht.
Als biologische Komponente kamen dabei Bakterien zum Einsatz, die unter anaeroben Bedingungen CO₂ und Wasserstoff zu Methan verarbeiten können. Der Wasserstoff wird, so wie es auch bei der chemischen Methanisierung der Fall ist, durch eine Elektrolyse bereitgestellt. Die Ergebnisse der Untersuchungen haben gezeigt, dass bei der Umsetzung des Verfahrens der Stofftransport zu den Mikroorganismen ein entscheidender Faktor ist, der für eine industrielle Umsetzung weiter verbessert werden muss.
Die aus dem Projekt abgeleiteten Ergebnisse dienen als Handlungsempfehlungen für Wissenschaft, Wirtschaft und Industrie.»Der Zusammenschluss von sieben verschiedenen Forschungseinrichtungen aus NRW hat gezeigt, dass eine Zusammenarbeit auf dieser Basis sehr effektiv gestaltet werden kann. Die Bündelung der unterschiedlichen Kompetenzen ergibt einen deutlichen Mehrwert für die deutsche Energieforschung«, resümiert Dr. Thomas Marzi, Abteilungsleiter Ideenfabrik am Fraunhofer UMSICHT. Im geplanten Folgeprojekt wird Fraunhofer UMSICHT dann PtX-Technologien zur Herstellung von Chemikalien für die chemische Industrie weiterentwickelt werden.
