Power-to-Gas: Eine vielversprechende Technologie

Bis 2050 strebt die Schweiz einen CO₂-Ausstoss von netto Null an. Gleichzeitig werden unsere Kernkraftwerke stillgelegt. Das Energiesystem wird von fossilen Energien und Atomkraft auf erneuerbare Energie umgestellt. Sonne, Wind und Wasser werden uns die Energie der Zukunft liefern.

Diese zukünftige Stromversorgung wird je nach Tages- und Jahreszeit unterschiedlich grossen Schwankungen ausgesetzt sein. Im Sommer ist mit einem Stromüberschuss und im Winter, wenn die Nachfrage am grössten ist, mit einer Stromunterdeckung zu rechnen. Um dieses Defizit bei schwacher Wind- und Solarstromproduktion auszugleichen, benötigen wir Speicher.

Unter dem Begriff Power-to-X werden verschiedene Technologien zusammengefasst, die der Speicherung von Stromüberschüssen in Zeiten eines Überangebots dienen. So wird mit Power-to-Gas (PtG) erneuerbarer Strom in Wasserstoff beziehungsweise Methan umgewandelt und kann auf diese Weise für längere Zeit gespeichert werden. Diese Technologien erlauben ausserdem eine stärkere Vernetzung von Strom-, Wärme- und Mobilitätssektor, die sogenannte Sektorkopplung. Synthetisches Methan beispielsweise kann als Treibstoff für CNG-Fahrzeuge verwendet oder mittels Rückverstromung wieder in Elektrizität umgewandelt werden.

Wie wird aus Strom Gas?

Power-to-Gas funktioniert wie folgt: Im ersten Schritt werden mittels Elektrolyse mit Strom Wassermoleküle (H₂) in ihre Bestandteile Wasserstoff (H₂) und Sauerstoff (O₂) gespalten. Im zweiten Schritt wird Wasserstoff durch Zuführung von Kohlendioxid (CO₂) in Methan (CH₄) umgewandelt. Methan, auch Hauptbestandteil von Erdgas, kann ins Gasnetz eingespeist werden. Methan ist als CNG ein bewährter, zukunftsorientierter und sicherer Treibstoff für Verbrennungsmotoren, der bereits heute verfügbar ist. Bei der Verbrennung wird so viel CO₂ freigesetzt, wie der Atmosphäre zuvor für die Produktion von Methan entzogen wurde. Daher ist dieser synthetische Treibstoff nahezu CO₂-neutral.

In Werlte (Niedersachsen) produziert der deutsche Autohersteller Audi seit 2013 synthetisches Methan und speist es ins Gasnetz ein. Pro Jahr produziert die Anlage rund 1000 Tonnen «e-gas», wie Audi das mittels Power-to-Gas hergestellte synthetische Methan nennt.

Das Potenzial von Power-to-Gas

In der Schweiz besteht das Potenzial, in Zukunft bis zu eine Million Personenwagen mit synthetisch erzeugtem Methan praktisch klimaneutral zu betreiben. Zu diesem Schluss kommt eine Studie der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) und des Paul Scherrer Instituts (PSI), die 2019 im Auftrag des Bundesamts für Umwelt (Bafu) erstellt wurde. Power-to-Gas als Technologie für die Sektorkopplung unterstützt ausserdem den Ausbau von Photovoltaik und Windkraft.

Und 2020 erfolgte in Dietikon ZH der Spatenstich zur ersten industriellen Power-to-Gas-Anlage der Schweiz. Das Projekt wird von acht Schweizer Energieversorgern, der Stadtwerke-Allianz Swisspower und dem Limmattaler Regiowerk Limeco realisiert.