Der Begriff Power-to-X steht für verschiedene Verfahren, mit deren Hilfe Strom in chemische Energieträger umgewandelt wird. So lässt sich beispielsweise mithilfe von überschüssigem Strom Wasserstoff für die unterschiedlichsten Anwendungszwecke herstellen, unter anderem als Kraftstoff für Brennstoffzellenfahrzeuge. Dabei gibt es verschiedene Unterteilungen der Power-to-X-Technologien, wobei das X durch den jeweiligen Verwendungszweck bzw. durch die jeweilige Energieform ersetzt werden kann.
Die verschiedenen Teilbereiche bzw. Technologien von Power-to-X
Die verschiedenen Power-to-X-Technologien werden in einzelne Teilbereiche unterteilt, die sich nach dem jeweiligen Verwendungszweck richten. Im Wesentlichen unterscheidet man zwischen folgenden Technologien:
– Power-to-Fuel
– Power-to-Chemicals
– Power-to-Ammonia (Ammoniak)
– Power-to-Gas
– Power-to-Heat
– Power-to-Liquid
Mehr Informationen zu Power-to-X sowie Beispiele
Ein klassisches Einsatzgebiet von Power-to-X ist Power-to-Gas, in der konkreten Anwendungsform handelt es sich dabei um die Herstellung von Brenngas aus Wasser. Mithilfe der Wasserelektrolyse wird der Grundstoff Wasser unter Einsatz von elektrischer Energie in seine Grundbestandteile Wasserstoff und Sauerstoff umgewandelt, wobei insbesondere der Einsatz von Strom aus erneuerbaren Energien Sinn macht, um auf diese Weise umweltfreundlich hergestellten Wasserstoff zu erzeugen. Ebenfalls denkbar mithilfe dieser Technologie ist die Herstellung von Heizgasen, beispielsweise mit der Zugabe von Kohlenstoffdioxid und der anschließenden Einspeisung ins Erdgasnetz. Es handelt sich an sich um eine recht gute Idee, allerdings ist der wirtschaftliche Einsatz zum Teil noch sehr problematisch. Dies gilt insbesondere dann, wenn ausschließlich überschüssiger Strom zur Herstellung von Wasserstoff oder einen Erdgasersatz verwendet werden soll.
Power-to-Heat als weitere Möglichkeit
Power-to-Heat ist ein neuer Begriff, der für die Umwandlung elektrischer Energie in Wärme steht. Sinnvoll ist eine Nutzung dieser Technologie mithilfe von erneuerbaren Energien sowie deren wachsenden Anteil an der Energieversorgung und den damit verbundenen Schwankungen im Stromnetz. Diese entstehen, da die Anlagen für Windkraft oder Solarenergie nicht konstant gleichmäßig viel Strom liefern. Hier entstehen häufig Überschüsse, die beispielsweise durch Power-to-Heat in das lokale Wärmenetz eingespeist werden könnten. Es gibt Anlagen sowohl für den Hoch- als auch für den Niedrigtemperaturbereich. Der so genannte Prozessdampf wird in das Wärmenetz eingespeist und kann mithilfe von Wärmepumpen verdichtet und für den Betrieb von Heizungsanlagen verwendet werden. So können aus elektrischer Energie gleich mehrere Kilowattstunden Wärmeenergie entstehen. Diese Technologie ist allerdings nur geeignet, wenn keine sehr hohen Temperaturen benötigt werden. Für den Einsatz in der Industrie eignen sich dagegen Elektrodenheizkessel. Interessant ist die Nutzung von Power-to-Heat besonders in Kombination mit Wärmespeichern, so dass die Speicherung der Energie schon dann möglich ist, wenn momentan besonders viel davon erzeugt wird.
Power-to-Liquid bzw. Power-to-Fuel
Auch zur Herstellung von flüssigen Kraftstoffen werden neue Technologien benötigt, die elektrischen Strom als Quelle für die erzeugten Energieträger nutzen. So lässt sich beispielsweise brennbares Kohlenwasserstoffgas verflüssigen, das zuvor mit einem Power-to-Gas-Verfahren erzeugt wurde. Hierbei kommt zunächst der Strom aus den erneuerbaren Energien zum Einsatz, um eine Wasserelektrolyse durchzuführen. Anschließend erfolgt eine Synthetisierung des daraus gewonnenen Wasserstoffs mit CO2, wobei als Ergebnis flüssige Kohlenwasserstoffe entstehen.
Power-to-X und die klimaneutrale Energieversorgung
Die heute genutzten Power-to-X-Technologien ermöglichen bereits eine annähernd klimaneutrale Energieversorgung, in welcher mithilfe von Solar- und Windstrom Gase oder flüssige Energieträger erzeugt werden. Bei den Herstellungsprozessen lassen sich Erdöl oder Erdgas zum größten Teil ersetzen und somit eine klimaneutrale Energieversorgung sicherstellen. Das klingt alles recht vielversprechend, allerdings wird der Wasserstoff zumindest im Moment hauptsächlich noch aus Erdöl oder Erdgas hergestellt und ist daher als alles andere als klimafreundlich zu betrachten. Dies könnte sich allerdings schon in naher Zukunft ändern, wenn man mehr auf klimaneutrale Kraftstoffe und deren ebenso klimaneutrale Herstellung setzt.
Power-to-X-Technologien in Deutschland, europa- und weltweit einsetzen
Die komplette Energieversorgung mithilfe erneuerbarer Energien und damit auch die Umsetzung von Power-to-X-Technologien ist aber keinesfalls als utopisch zu bezeichnen, sondern bereits heute technisch schon möglich und durchaus wirtschaftlich. Sowohl Wasserstoff als auch die synthetischen Kraftstoffe lassen sich sowohl in Deutschland, in ganz Europa als auch außerhalb von Europa sehr gut herstellen, beispielsweise an Standorten mit besonders viel Sonne oder Wind. Auf diese Weise könnten auch diese Standorte wie zum Beispiel Entwicklungs- oder Schwellenländer von der Herstellung und vom Export klimaneutraler Kraftstoffe profitieren. Der Bedarf ist auf jeden Fall da, schließlich steigt der Strombedarf gerade durch die Herstellung und Verwendung von klimaneutralem Wasserstoff und verschiedener Power-to-X-Technologien weiter sehr stark an.
