Power to X

Wie gelingt die Energiewende?

Neben den bereits verschärften EU-Richtlinien zur Förderung des Klima­schutzes hat sich die deutsche Bundesregierung außerdem folgende Ziele bis 2050 gesetzt:

– Verminderung der Treibhausgasemissionen um 80 – 95 %

– Anteil erneuerbarer Energien am Bruttoendenergie­verbrauch von 60 %

– Anteil der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien am Bruttostromverbrauch von 80 %

Um diese Ziele zu erreichen, ist die Substitution fossiler Energie­träger (Kohle, Erdgas, Erdöl) durch erneuerbare Energie­quellen (Wind, Sonne, Wasser, Biomasse, etc.) eine we­sent­liche Heraus­forderung. Der Ausbau erneuerbarer Energien be­wirkt darüber hinaus eine zunehmende Fluk­tu­a­tion des Stromangebots, welches allerdings seitens der Verbraucher (Privathaushalte, Industrie, Gewerbe, etc.) nicht bedarfs­gerecht anfällt. Eine dement­sprechende Flexibili­sierung zwischen Erzeuger- und Ver­braucher­­seite lässt sich durch Energiespeicher­tech­nologien realisieren. Diese können anfallenden Über­schuss­strom speichern und dadurch die Differenz zwischen Strom­angebot und –nachfrage zeit­lich ausgleichen.

Abb. 1: Flexibilisierung zwischen Erzeuger- und Verbraucherseite durch Stromspeicher

Neben dem Stromsektor ist außerdem eine sogenannte Defossilierung des Wärme-, Industrie- und Verkehrssektors not­wendig, damit ein hoher Anteil von erneuerbaren Energien am Bruttoendenergieverbrauch sowie eine starke Reduktion der Treibhausgasemissionen erzielt werden kann. In diesem Zu­sammen­hang wird häufig der Begriff „Power-to-X“ ver­wendet.

Power-to-X bezeichnet Technologien zur Wandlung von Strom­­über­schüssen in andere Energieformen, welche an­schließend zur Kopplung der verschiedenen Energie­sektoren genutzt werden können. Dadurch lässt sich das Prinzip von Energiespeichertechnologien auf ein sektoren­über­greifendes Anwendungs­­spektrum flexibel gestalten und erweitern. Denk­bar wäre beispiels­weise die Wärmeerzeugung durch Elektro­heizungen mit einem gekoppelten Warmwasser­speicher (Power-to-Heat) oder die chemische Speicherung von Strom in Wasserstoff mittels Wasserelektrolyse und an­schließender Kraftstoff­synthese (Power-to-Fuel).

Abb. 2: Sektorkopplung mithilfe von Power-to-X-Technologien

Power-to-X-Technologien sind zwingend erforderlich, um alle Energiesektoren durch erneuerbare Energien zu de­fossilieren und schließlich die Klima­schutz­ziele zu er­reichen. Das Institut für Energie- und Umwelt­technik be­schäftigt sich diesbezüglich mit folgenden Themen:

– Anwendungsbezogene Szenarien-Entwicklung für kleine und mittelständische Industrieunternehmen

– Techno-ökonomische Bewertung von Power-to-X-Technologien

– Experimentelle Untersuchungen

– Modellierung verfahrenstechnischer Syntheseprozesse mithilfe von Prozesssimulationssoftware