Studie: Nach der EEG-Förderung rentabel Strom speichern - so geht's

Die Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg (BTU) und die Hochschule Flensburg haben in einer Studie ein Power-to-Gas-Konzept für einen Erneuerbare-Energien-Standort in Nordhackstedt in Schleswig-Holstein entwickelt. Mit diesem Konzept sollen zwei Windkraftanlagen weiterhin wirtschaftlich sinnvoll betrieben werden, nachdem die garantierte Stromvergütung nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) nach 20 Jahren endet.

Ohne EEG erhalten die Betreiber der Nissen Biogas GmbH & Co. KG nur noch Börsenstrompreise, mit denen der Betrieb der Windkraftanlagen kaum noch rentabel sei. Weil sie neben den Windkraftanlagen auch eine 900kW-Biogasanlage betreiben, kam für Bernd und Dirk Nissen das neue Geschäftsmodell mit Power-to-Gas in Frage.

Power-to-Gas (PtG) ist die Umwandlung von Stromüberschüssen, beispielsweise von Windkraft- oder Photovoltaikanlagen bei viel Wind oder starker Sonneneinstrahlung, in einen speicherbaren, gasförmigen Energieträger. In Zeiten von weniger Wind und Sonne bzw. bei erhöhtem Bedarf an elektrischem Strom wird dieser Energieträger wieder verstromt, direkt als Kraftstoff verwendet oder als chemischer Grundstoff genutzt.

Konkret sieht das Konzept der BTU vor, dass die Windräder Strom für einen sogenannten Elektrolyseur liefern. Dieser zerlegt Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff (H2). Der CO2-Anteil aus Rohbiogas der Biogasanlage reagiert mit dem Wasserstoff zu Methan (CH4, erdgasäquivalent). Das Methan wird dann in Tanks gespeichert und steht bei Bedarf  zur Verfügung.

Dabei handelt es sich um eine biologische Methanisierung unter anaeroben Bedingungen mit Archaeen-Mikroorganismen. Laut den DTU-Forschern ist das biologische Verfahren weniger aufwändig als eine katalytische Methanisierung. Bei der biologischen Methanisierung entstehe zudem Wärme, welche z.B. für die Fermenterheizung weiter genutzt werden könne.

Mit verschiedenen Szenarien wurde für den Standort Nordhackstedt berechnet, zu welchen Kosten das Methan erzeugt werden könnte. Aus kontinuierlichen Langzeittests ergab sich, dass Rohbiogas eine geeignete CO2-Quelle für die biologischen Methanisierung ist. Die Versuche ergaben eine dauerhafte und stabile Methanbildung von 7 Normkubikmeter Methan (CH4) pro Kubikmeter Reaktionsvolumen und Tag bei einer Methankonzentration von 95 Prozent im Produktgas.

Unter ökonomischer Betrachtung ist der Betrieb mit Power-to-Gas erst wirtschaftlich rentabel, wenn die gesetzlichen Rahmenbedingungen und die nötige Anlagentechnik weiter optimiert werden.

Gemeinsam mit den Landwirten wollen die Forscher das Konzept über einen längeren Zeitraum praktisch erproben. So könnte am Standort Nordhackstedt die weltweit erste kontinuierlich betriebene Pionieranlage entstehen, die die biologische Methanisierung mit Biogas unter Praxisbedingungen demonstriert.