Wie funktioniert Power-to-X?

Neue Technologie zur Speicherung von Stromüberschüssen sollen helfen, Emissionen zu reduzieren und Klimaziele zu erreichen. [Shutterstock.com/Kenny Tong]

Power-to-X, P2X, P2Y, PtX, power-to-gas, … Die etwas kryptischen Bezeichnungen und Abkürzungen stehen für technische Verfahren zur Speicherung von Energie, die gerade erst entwickelt werden. Im Idealfall werden sie dazu beitragen, Emissionen bei der Stromerzeugung zu reduzieren und Klimaziele einzuhalten. Ob das klappen wird, ist noch offen.

Erneuerbare Energiequellen produzieren nicht immer gleich viel Strom. Scheint die Sonne, gibt es viel Solarenergie. Ist es windig, produzieren Windräder überdurchschnittlich viel Strom. Dieser Energieüberschuss soll aber nicht verloren gehen, sondern für flauere Zeiten gespeichert werden. Dadurch soll die Stromversorgung durch erneuerbare Energien stabilisiert werden.

Was steckt dahinter?

Hinter Power-to-X, das oft mit PtX oder P2X abgekürzt wird, stecken verschiedenen Technologien, die eben diese temporären Stromüberschüsse aus erneuerbaren Quellen speichern können. Power, oder P, steht dabei für den Stromüberschuss. X ist ein Platzhalter für die Energieform, in die der elektrische Überschuss gewandelt wird, um ihn zu speichern. Das Y in P2Y meint einen möglichen Verwendungszweck für den Überschuss.

Aktuell erforschen Wissenschaftler Methoden, Stromüberschüsse zur Speicherung in Gase, Flüssigkeiten oder Hitze umzuwandeln. Diese Verfahren werden auch Power-to-Gas (mit PtG abgekürzt), Power-to-Heat (PtH) oder Power-to-Liquid (PtL) genannt.

Besonderes Potenzial rechnen Forscher und Politiker dem Verfahren zu, in dem überschüssiger Strom in Wasserstoff-Gas umgewandet wird. Traditionell wird Wasserstoff aus Erdgas gewonnen – ein fossiler Brennstoff, der viel CO2 freisetzt. Bei Power-to-Gas wird Wasserstoff hingegen aus Wasser gewonnen, indem es durch Elektrolyse in seine Bestandteile Wasser- und Sauerstoff aufgebrochen wird.

Der Stoff der Zukunft? Deutschland möchte Weltmarktführer beim Wasserstoff werden

Deutschland möchte jährlich 100 Millionen Euro in die Erforschung von Wasserstoff-Technologien investieren. Es könnte das Geschäft der Zukunft und Deutschlands nächster Export-Hit werden. Doch die Zukunft des grünen Gases ist noch extrem wackelig. 

Der somit künstlich gewonnene Wasserstoff könnte in der Zukunft die Gasindustrie umweltfreundlich machen. Er könnte aber auch zum Heizen oder zum Antrieb von Flugzeugen oder Schiffen genützt werden oder sogar in Kraftstoffe, wie synthetischen Diesel oder Benzin, weiterverarbeitet werden.

Was ist das Problem?

Um einen elektrischen Überschuss in ein Speichermedium, wie Wasserstoff, umwandeln zu können, ist viel Energie nötig. Nur wenn die Energie für das Power-to-X-Verfahren ebenfalls aus erneuerbaren Quellen kommt, könnte das Verfahren tatsächlich die Energiewende voranbringen, sagen Umweltschutzorganisationen. Komme der Strom, auch nur teilweise, aus nicht-erneuerbaren Quellen, könnte die CO2-Bilanz von Power-to-X noch schlechter sein als bei fossilen Brennstoffen.

Auch die Weiterverarbeitung von künstlich gewonnenem Wasserstoff in Kraftstoffe könne sich negativ auf die Umwelt auswirken, so Umweltschützer. Um das Gas in synthetisches Methan oder Benzin umzuwandeln, muss Kohlenstoffdioxid beigemengt werden. Das wird aktuell überwiegend aus fossilen Brennstoffen, wie Kohle, Erdöl oder Erdgas, gewonnen. Grüne Alternativen gäbe es keine, denn auch die CO2-Gewinnung aus Holz sei nicht ausreichend nachhaltig. Kohlenstoffdioxid aus der Luft zu filtern, wäre denkbar, die Technik dafür sei aber noch nicht weit genug.

Umweltschutzverbände: PtX-Technologien nicht unbedingt klimafreundlich

Power-to-X-Technologien gelten als Hoffnungsträger zur Erreichung der Pariser Klimaziele. Doch ein Positionspapier des BUND und des Öko-Instituts wirft nun einen kritischen Blick darauf.

Umweltschutzorganisation fordern daher einen vorsichtigen Umgang mit den neuen Verfahren und klare Regeln von der Politik für die Förderung der Forschung. Zusätzlich müsse kontrolliert werden, ob importierte PtX-Produkte nachhaltig gewonnen werden.

„Wir sollten bei PtX nicht die selben Fehler machen wie bei den Biokraftstoffen. Nur wenn von Anfang an sichergestellt ist, dass PtX wirklich Treibhausgase reduziert, sollten sie gefördert werden“, sagt Peter Kasten vom deutschen Öko-Institut. Biokraftstoffe wurden anfangs als Lösung des Abgasproblems gefeiert. Heute stehen sie in der Kritik, Rodungen und Nahrungsmittelunsicherheit zu fördern.

NGOs: Kommission muss zwischen guten und schlechten Biokraftstoffen unterscheiden

NGOs haben die Europäische Kommission aufgefordert, bei der Überarbeitung der Erneuerbare-Energien-Richtlinie eine deutliche Trennlinie zwischen nachhaltigerem Ethanol und ölbasierten Kraftstoffen mit hohem Treibhausgasausstoß zu ziehen.

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