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Wissen & Umwelt

Neue Forschungsanlage speichert Ökostrom

Eine der großen Herausforderungen beim Wechsel zu erneuerbaren Energien ist es, den Ökostrom zu speichern. Das gelingt in Anlagen, die Wind- und Solarstrom zu speicherbarem Methangas umwandeln.

An sonnigen und windigen Sonn- und Feiertagen könnten schon heute in Deutschland alle konventionellen Kraftwerke abgeschaltet werden. Mit Sonnen- und Windenergie gäbe es genügend Strom im Netz. Das Problem ist allerdings, dass sich deren Erzeugung nicht planen lässt.

Was ist, wenn der Wind nicht weht? Die Sonne nicht scheint? Woher kommt der Strom in der Nacht und im regnerischen November? Die Energie der Natur ist unzuverlässig, muss also langfristig gespeichert werden können. Und hier liegt die eigentliche Schwierigkeit: Bislang gab es keine Technologie, um Strom langfristig und wirtschaftlich in großen Mengen zu speichern.

Die Kapazität von Pumpspeicherkraftwerken, wo mit Strom Wasser in höher liegende Seen gepumpt und bei Bedarf diese Energie wieder in Strom umgewandelt wird, ist nicht nur in Deutschland zu gering. Und andere Energiespeicher und Batterien sind derzeit noch unwirtschaftlich.

Gas als Energiespeicher

Eine Lösung könnten sogenannte Power-to-Gas-Anlagen sein. Die weltweit größte Forschungsanlage wurde jetzt in Stuttgart eingeweiht. Wissenschaftler vom Zentrum für Sonnenenergie und Wasserstoff-Forschung in Stuttgart und dem Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik setzen große Hoffnung in diese chemische Speichertechnik.

Das Power-to-Gas-Verfahren

Beim Power-to-Gas-Verfahren wird Ökostrom aus Wind und Sonne in Gas umgewandelt und dann gespeichert. Dazu haben die Wissenschaftler in der Stuttgarter Anlage zwei altbekannte Verfahren miteinander kombiniert: die Wasserstoffelektrolyse und die Methanisierung, die schon 1906 von Paul Sabatier erfunden wurde. "Zunächst gibt man Strom von außen in die Anlage hinein", erklärt Ulrich Zuberbühler vom Zentrum für Sonnenenergie und Wasserstoffforschung. Anschließend wird das Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Im zweiten Schritt, der Methanisierung, wird der Wasserstoff mit Hilfe von Kohlendioxid in Methangas umgewandelt. Das Methan kann schließlich im Erdgasnetz gespeichert werden.

Effizienz von 60 Prozent

Der Wirkungsgrad bei der Umwandlung von Strom zu Methangas beträgt rund 60 Prozent. 40 Prozent der Energie wird bei diesem Prozess als Wärme freigesetzt. Wird auch noch die Wärmeenergie genutzt, erhöht sich der Wirkungsgrad. Mit dem gespeicherten Methangas können neben Autos auch Heizungen, Industrieöfen und Stromkraftwerke betrieben werden.

Forscher des Zentrums für Sonnenenergie und Wasserstoff-Forschung (ZSW) setzen große Hoffnungen in die neue Technologie, die erstmals das langfristige Speichern von Ökostrom möglich macht.

Methan-Auto geplant

Auch die Industrie zeigt Interesse. 2013 möchte der deutsche Autohersteller Audi ein klimaneutrales Methangas-Fahrzeug auf den Markt bringen. Die Windanlagen dafür in der Nordsee hat der Autobauer schon gekauft. Ein 3,6 Megawatt-Windrad produziert in einer Minute so viel Energie, dass ein Auto damit 300 Kilometer fahren kann. Der Bau der 20 Millionen Euro teuren Anlage für die Umwandlung von Strom zu Gas ist im norddeutschen Werlte geplant. Bis 2013 soll die sechs Megawattanlage fertig sein. Sie könnte der Kommerzialisierung einen wichtigen Schub geben.

Anlagen werden wirtschaftlich

Noch steckt die Technologie in den Kinderschuhen, noch sind Methangas-Anlagen sehr teuer. Aber das könne sich bald ändern, meint Gregor von Waldstein, Geschäftsführer des Anlagenbauers SolarFuel. Denn durch Serienfertigung würden die Anlagen viel günstiger. Außerdem gäbe es einen massiven Umbruch im Energiemarkt, neue Speichertechnologien seien gefragt. Für von Waldstein tut sich mit der neuen Anlage in Stuttgart ein "neuer Markt auf". Deutschland habe die Chance, in diesem Markt zum Vorreiter und Technologieführer zu werden, versichert er.

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