Energiewende: Das Gasnetz nutzen, Biogas verbessern

Wärmespeicher, Elektrolyse und Methanisierung heißen die Stichwörter für die klimafreundliche Verknüpfung von Stromproduktion und Wärmesektor

Zum Umbau der Stromversorgung gehört auch die Entwicklung neuer Speicher und die Verknüpfung der Stromproduktion mit dem Wärmesektor und dem Treibstoffverbrauch im Verkehr. In Dänemark hat man zum Beispiel schon seit den 1990ern auf kleine Blockheizkraftwerke gesetzt, die die Abwärme der Stromproduktion in Heiznetze einspeisen.

Das ist flexibel, hat aber den Nachteil, dass Strom dieser dezentralen Kraftwerke vermehrt in der kälteren Hälfte des Jahres anfällt, wenn auch die Windkraftanlagen tendenziell viel produzieren. Manchmal übersteigt das dänische Windstromangebot schon den inländischen Bedarf. Dann kann zum einen in die Nachbarländer exportiert werden, wobei vor allem Norwegens Stauseen sozusagen als Batterie funktionieren.

Eine andere Möglichkeit, die hier und bereits genutzt wird, besteht darin, den überschüssigen Strom sozusagen per Tauchsieder in die Wärmenetze einzuspeisen. Das lohnt sich aber wirklich nur, um Spitzen auszunutzen, so dass die Anlagen nicht aus dem Wind gedreht werden müssen.

Ein anderer Aspekt sind in diesem Zusammenhang Wärmespeicher. Wenn wenig Wärme, aber viel Strom benötigt wird, könnten Blockheizkraftwerke liefern und die vorerst nicht benötigte Wärme zwischenspeichern. Das geht jedoch bisher mit den handelsüblichen Speichern nur für einige Tage.

Einige Pilotprojekte zeigen, dass Wärme im Prinzip auch von der einen zur anderen Jahreszeit hinübergerettet werden kann. Eine Möglichkeit ist die Verbesserung der Isolierung, womit das Solarzentrum Mecklenburg-Vorpommern experimentiert.

Eine andere ist das Sorptionsverfahren, das allerdings eher etwas für den kleineren Maßstab einzelner Gebäude zu sein scheint. Dabei wird die Abluft durch ein hochporöses Speichermedium geleitet, das ihr die Feuchtigkeit entzieht. Dadurch setzt der kondensierende Wasserdampf Wärme frei, die zur Heizung des Gebäudes genutzt werden kann. Aufgeladen wird dieser Speicher, in dem man heiße, trockene Luft durchleitet, der ihn austrocknet. Die Energiedichte des verwendeten Materials soll die des Wassers um ein Mehrfaches übertreffen. Eine weitere Möglichkeit zur Langzeitspeicherung besteht schließlich in der Ausnutzung chemischer Übergänge von Salzen.

Im Prinzip lässt sich auch ein Teil der vorhandenen Holzheizkraftwerk entsprechend flexibel am Bedarf des Stromnetz orientieren, heißt es beim Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik. Doch idealer Weise werden die Blockheizkraftwerke mit CO2-neutralem Methan befeuert, also Biogas, gereinigtem Biogas oder synthetisiertem Methan.

Dieser Ansatz hat den Vorteil, dass die Gasinfrastruktur bereits vorhanden ist. Derzeit wird sie für Erdgas genutzt, das zum größten Teil aus Methan besteht. Biogas könnte zum Beispiel gereinigt und ins bestehende Netz eingespeist werden, wie es tatsächlich auch bereits zum Teil geschieht.

Das gleiche könnte mit synthetisiertem Methan oder auch im gewissen Umfang mit Wasserstoff geschehen, der im geringen Umfang dem Gas im Netz beigemischt werden kann. Wasserstoff lässt sich mit überschüssigem Strom per Elektrolyse aus Wasser gewinnen. Inzwischen gibt es bundesweit ein gutes Dutzend Anlagen, die Wasserstoff oder Methan mit Strom herstellen und entweder ins Netz einspeisen oder als alternativen PKW-Treibstoff anbieten.

Ob letzteres wirklich Sinn macht, sei angesichts des viel zu hohen Ressourcenverbrauchs des motorisierten Individualverkehrs einmal dahin gestellt. Davon abgesehen wäre es vermutlich sinnvoller, die nicht unwesentlichen Umwandlungsverluste vermeidend, den Strom in Batterien zu speichern, um damit Elektromotoren anzutreiben.

Derweil kann die Elektrolyse auch direkt in einer Biogasanlage passieren. Der Wasserstoff verbindet sich dann in der Anlage mit Kohlendioxid zu Methan und erhöht dadurch den Methangehalt des Biogases. Im Gärungsprozess gibt es nämlich immer einen Wasserstoffmangel, so dass der Methangehalt des ungereinigten Biogases selbst im Idealfall nur 75 Prozent beträgt. Der Rest besteht aus Kohlendioxid, Wasserdampf und einigen Spurengasen.

Einen ähnlichen Weg beschreitet seit kurzem die Firma Viessmann im hessischen Allendorf. In einer Versuchsanlage wird dort seit Anfang März Wasserstoff elektrolytisch erzeugt. Aus der benachbarten Biogasanlage kommt CO2, und beides wird von spezialisierten Mikroorganimsen methanisiert. Der Versuch wird von der Bundesregierung im Rahmen des BioPower2Gas-Projekt gefördert. Im gleichen Rahmen fördert der Bund auch zwei andere Konzepte, die Biogas mit Speichertechnik verknüpfen.