Die Folie bewertet chemische Stromspeicherung durch Wasserstoff und Methanisierung im Rahmen von Power-to-Gas. Sie stellt dies als Lösung für fluktuierende Erneuerbare Energien und Langzeitspeicherung dar.

Bewertung chemischer Stromspeicherung

Wasserstoff & Methanisierung (Power-to-Gas)

Lösung für fluktuierende Erneuerbare und Langzeitspeicherung

Source: Folie 1 – Titel & Motivation

Die chemische Stromspeicherung wandelt Strom in chemische Energie um und speichert diese in Molekülen. Haupttechnologien sind Power-to-H₂ (Wasserstoff) und Power-to-CH₄ (Methanisierung), die Langzeitspeicherung und Sektorkopplung ermöglichen.

Überblick chemische Stromspeicherung

• Stromumwandlung in chemische Energie, Speicherung in Molekülen
• Haupttechnologie 1: Power-to-H₂ (Wasserstoff)
• Haupttechnologie 2: Power-to-CH₄ (Methanisierung)
• Ermöglicht Langzeitspeicherung und Sektorkopplung

Source: Folie 2

Dieser Abschnitt stellt die Technologie 1: Wasserstoff vor (Abschnitt 03). Er beschreibt die Umwandlung von Strom in H₂ durch Elektrolyse sowie vielseitige Speicheroptionen.

Technologie 1: Wasserstoff

03

Technologie 1: Wasserstoff

Stromüberführung in H₂ durch Elektrolyse und vielseitige Speicheroptionen

Source: Strom → Elektrolyse → H₂. Speicherung gasförmig, flüssig, in Kavernen.

Das Fließbild „Wasserstoff“ beschreibt den Workflow von erneuerbarem Strom (Wind/Sonne) über Elektrolyse (alkalisch/PEM/SOEC mit 60–75 % Wirkungsgrad) zur Erzeugung von H₂ (20–700 bar) und O₂. Anschließend erfolgt die Speicherung (gasförmig/flüssig/Kavernen) und Nutzung in Industrie, Mobilität oder Stromerzeugung.

Fließbild Wasserstoff

Source: Folie 3 – Technologie 1: Wasserstoff

Die Wasserstoffproduktion erfolgt durch Elektrolyse (2 H₂O → 2 H₂ + O₂) mit Typen wie alkalisch, PEM und SOEC. Der Wirkungsgrad beträgt 60–75 %, bei Drücken von 20–700 bar und Temperaturen von 60–800 °C.

Funktionsweise & Parameter Wasserstoff

• Elektrolyse: 2 H₂O → 2 H₂ + O₂
• Typen: Alkalisch, PEM, SOEC
• Wirkungsgrad: 60–75 %
• Druck: 20–700 bar
• Temperatur: 60–800 °C

Der Workflow zeigt die Methanisierung als Technologie zur Umwandlung fluktuierenden EE-Stroms (Wind/Sonne) in Erdgas: Zuerst erfolgt per Elektrolyse die Spaltung von H₂O zu H₂ und O₂, dann die Zufuhr von CO₂ und schließlich die Sabatier-Reaktion im Reaktor zu CH₄, das ins Gasnetz eingespeist wird. Die Prozesse umfassen Elektrolyseur (60–75% Wirkungsgrad) und Methanisierungsreaktor (35–55% Gesamtwirkungsgrad bei 250–400°C).

Technologie 2: Methanisierung

Source: Strom → Elektrolyse → H₂ + CO₂ → Methanisierung → CH₄ → Gasnetz

Die Methanisierung basiert auf der Sabatier-Reaktion: CO₂ + 4 H₂ → CH₄ + 2 H₂O. Die Parameter umfassen Temperaturen von 250–400 °C, Drücke von 1–30 bar sowie einen Gesamtwirkungsgrad von 35–55 %.

Funktionsweise & Parameter Methanisierung

• Sabatier-Reaktion: CO₂ + 4 H₂ → CH₄ + 2 H₂O
• Temperatur: 250–400 °C
• Druck: 1–30 bar
• Gesamtwirkungsgrad: 35–55 %

Source: Sabatier-Reaktion: CO₂ + 4 H₂ → CH₄ + 2 H₂O. Temp: 250–400 °C, Druck: 1–30 bar. Gesamtwirkungsgrad: 35–55 %.

Der Slide zeigt den Stand der Technik mittels TRL-Skala von 1 (Idee) bis 9 (marktreif). Wasserstofftechnologie erreicht TRL 8–9 (industriell etabliert), während Methanisierung bei TRL 6–8 (Pilotanlagen-Phase) liegt.

Stand der Technik & TRL

• 8–9: Wasserstoff TRL

Industriell etabliert

• 6–8: Methanisierung TRL

Pilotanlagen Phase

• 1–9: TRL Skala

1=Idee bis 9=marktreif

Akteure wie Energieunternehmen, Industrie und Netzbetreiber profitieren von Power-to-Gas durch Langzeitspeicherung und bestehende Infrastruktur, trotz Nachteilen wie niedrigem Wirkungsgrad (35–75 %) und hohen Kosten. Fazit: PtG ist wichtig für die Energiewende – investieren Sie in diese Technologien!

Industrielle Relevanz & Bewertung

**Akteure: Energieunternehmen, Industrie, Netzbetreiber

Vorteile:

• Langzeitspeicherung
• Bestehende Infrastruktur

Nachteile:

• Wirkungsgrad (35–75%)
• Hohe Kosten

Fazit: Wichtig für Energiewende!

Schlussbotschaft: Power-to-Gas sichert Zukunft. Call-to-Action: Investieren Sie in PtG-Technologien!**

Source: Folie 9