Power to Gas ist ein Verfahren, bei dem Strom auf chemischem Weg in Gas umgewandelt wird. Die zugrunde liegenden Konzepte sind alt, gewinnen im Zuge der Energiewende aber neue Bedeutung. Dieser Beitrag erklärt Funktionsweise, Vor- und Nachteile.

Aus Strom und Wasser werden Wasserstoff und Sauerstoff

Zum Betrieb einer Power-to-Gas-Anlage sind Strom, der in der Regel aus erneuerbaren Energien wie Solar- oder Windkraft stammt, Wasser sowie optional Kohlendioxid nötig. Am Anfang steht die Elektrolyse: In der Anlage werden Wassermoleküle mithilfe von Strom aufgespalten, sodass die Gase Wasserstoff und Sauerstoff entstehen. Der Wasserstoff ist grundsätzlich bereits nutzbar, während der Sauerstoff an die Umwelt abgegeben oder ebenfalls genutzt werden kann.

Weiterverarbeitung zu Methan

In einem weiteren Schritt ist es sinnvoll, eine Methanisierung durchzuführen. Dabei reagieren Wasserstoff und zugeführtes Kohlendioxid über einen Katalysator zu Methan und Wasser. Methan hat gegenüber Wasserstoff mehrere Vorteile: Es ist weniger explosiv, enthält aber deutlich mehr Energie pro Kubikmeter und lässt sich ohne Weiteres ins bestehende Gasnetz einspeisen. Damit wird das erneuerbare Gas transportier- und speicherbar und kann die vorhandene Gasinfrastruktur nutzen.

Nutzung im Privatbereich

Im privaten Bereich ist Power to Gas noch selten. Eine der ersten Kleinanlagen dieser Art ging vor einigen Jahren in einer Wohnanlage in Betrieb, wo das gewonnene Methan einen Tank speist, der ein Blockheizkraftwerk zur Versorgung des Objekts mit Strom und Wärme antreibt. Zusammen mit weiteren Maßnahmen ließ sich so der Nutzungsgrad der selbst erzeugten Energie deutlich steigern. Für den breiten Einsatz im Eigenheim ist die Technik jedoch noch nicht wirtschaftlich.

Was für Power to Gas spricht

Der große Vorteil ist die Möglichkeit, überschüssigen Solar- oder Windstrom in Gas umzuwandeln und die Energie so über Wochen bis Monate zu speichern, was mit Batterien nicht möglich ist. Stammt der Strom aus erneuerbaren Quellen, ist das Verfahren ein Schritt zur Reduzierung fossiler Brenn- und Treibstoffe: Das Methan lässt sich zum Heizen, Kochen und zur Warmwasserbereitung nutzen, kann Kraftstoffe ersetzen und sogar wieder rückverstromt werden. Das für die Methanisierung nötige Kohlendioxid kann aus Industrie, Klär- oder Biogasanlagen oder direkt aus der Atmosphäre stammen. An Emissionen fallen bei der Wasserstoffgewinnung lediglich Sauerstoff und bei der Methanisierung Wasser an.

Welche Nachteile es gibt

Der Hauptnachteil sind die noch hohen Kosten für die Technik, die aktuell grob bei 2.500 bis 3.500 Euro pro Kilowatt Anlagenleistung liegen. Ein wirtschaftlicher Betrieb wird für viele Anwendungen erst in einigen Jahren erwartet. Ein weiteres Manko ist die begrenzte Effizienz, vor allem wenn das Gas später wieder rückverstromt wird, da hierbei ein großer Teil der eingesetzten Energie verloren geht. Wird bei fehlender Solar- oder Windenergie konventioneller Strom genutzt, geht zudem der Umweltvorteil verloren. Power to Gas ist daher vor allem als Langzeitspeicher im großen Maßstab und als Baustein der Energiewende interessant, weniger als kurzfristige Lösung für den einzelnen Haushalt.

Ausblick

Power to Gas gilt als eine der Schlüsseltechnologien, um überschüssigen erneuerbaren Strom langfristig zu speichern und in Bereiche zu bringen, die sich nur schwer direkt elektrifizieren lassen. Mit dem weiteren Ausbau von Wind- und Solarenergie und sinkenden Kosten für die Technik dürfte die Bedeutung des Verfahrens zunehmen, vor allem im industriellen Maßstab und für die Erzeugung von grünem Wasserstoff und synthetischem Methan. Für private Haushalte bleibt die Technik vorerst eine Zukunftsoption, während für die Wärmeversorgung im Eigenheim heute meist Wärmepumpen die wirtschaftlichere Wahl sind.

Für den einzelnen Haushalt ist Power to Gas heute in der Regel noch keine wirtschaftliche Option, doch als Technologie zur Speicherung erneuerbarer Energie im großen Maßstab ist das Verfahren von erheblicher Bedeutung. Es zeigt, wie sich überschüssiger Wind- und Solarstrom in einen speicher- und transportierbaren Energieträger umwandeln lässt, der die vorhandene Gasinfrastruktur nutzt. Damit ist Power to Gas ein wichtiger Baustein für eine zukünftige Energieversorgung, die stärker auf schwankende erneuerbare Quellen setzt.

Wasserstoff, Methan und die Energiewende

Power to Gas ist eng mit der Diskussion um grünen Wasserstoff verbunden, der als wichtiger Energieträger der Zukunft gilt. Über die Elektrolyse mit erneuerbarem Strom lässt sich grüner Wasserstoff erzeugen, der in der Industrie, im Verkehr und in der Energiespeicherung eine Rolle spielen kann. Die anschließende Methanisierung macht das Gas zusätzlich gut speicher- und transportierbar. Für die Wärmeversorgung von Wohngebäuden ist die direkte Nutzung von Strom in einer Wärmepumpe jedoch meist deutlich effizienter, da bei der Umwandlung von Strom in Gas und zurück viel Energie verloren geht. Power to Gas entfaltet seinen Nutzen daher vor allem dort, wo sich Energie nicht direkt elektrisch nutzen lässt oder über lange Zeiträume gespeichert werden muss.

Für private Hausbesitzer bleibt Power to Gas damit vorerst ein spannendes Zukunftsthema, während für die eigene Wärmeversorgung heute meist bewährte und effizientere Lösungen wie die Wärmepumpe die bessere Wahl sind.