Die Bundesregierung fordert im Rahmen der Energiewende bis 2050 einen Anteil von 80 Prozent erneuerbaren Energien bei der Stromerzeugung. Dass sogar eine komplette Stromerzeugung über erneuerbare Energien und die Nutzung von Windgas als Speichermedium kostengünstig möglich ist, will jetzt eine von Greenpeace Energy in Auftrag gegebene Studie der Forschungsstelle Energienetze und Energiespeicher (FENE S) an der Ostbayerischen Technischen Hochschule Regensburg (OT H) und des Berliner Analyseinstitut Energy Brainpool zeigen.

Mit Strom als hochwertiger Primärenergie können die heute noch getrennt betrachteten Versorgungsstrukturen für Strom, Wärme, Mobilität und Chemie zunehmend zu einem einzigen Energiesektor verschmelzen. Für einen konsequenten Klimaschutz müssen vor allem die im Vergleich zu anderen Optionen günstigen Potenziale von Wind- und Solarenergie genutzt werden. Wind und Sonne bieten ihre Energie jedoch wetterbedingt fluktuierend an. Bei starkem Wind und in Phasen intensiver Sonneneinstrahlung wird im Zuge der Energiewende immer mehr überschüssiger Strom produziert, der zum Zeitpunkt der Produktion nicht verbraucht werden kann. Damit die Versorgungssicherheit auch während längerer Flauten oder zu Zeiten mit wenig Sonneneinstrahlung gewährleistet werden kann, muss überschüssiger Strom kostengünstig eingespeichert und über längere Zeiträume zur Verfügung gestellt werden können. Dabei erweist sich die Windgas-Technologie als preisgünstigste Option, die große Mengen von per Elektrolyse und Synthesen erzeugtem Wasserstoff oder Methan produzieren und ins vorhandene Gasnetz sowie in großen Kavernen- und Porenspeichern einspeisen kann.

Windgas

Da die zu erwartenden Überschüsse aus der regenerativen Stromerzeugung auf den entsprechend hohen Spannungsebenen voraussichtlich primär von Seiten der Windkraft erzeugt werden, wurde für das Konzept wie für den Energieträger selbst der Begriff „Windgas“ geprägt. Es kann aber auch elektrische Energie aus anderer regenerativer Erzeugung genutzt werden, etwa aus Photovoltaikanlagen. Das Energiespeichersystem Windgas umfasst eine Einspeichereinheit (Elektrolyseur), eine Speichereinheit (Gasspeicher, Gasnetz) und eine Ausspeichereinheit (unterschiedlich je nach Nutzung des erzeugten Gases, z. B. eine KWK-Anlage) und kann in zwei verschiedene Grundkonzepte gegliedert werden: die Erzeugung, Speicherung und weitergehende Verwertung von erstens Wasserstoff oder zweitens Methan. Windgas kann in großen Mengen in bestehenden unterirdischen Kavernen und Porenspeichern eingelagert werden und kann so dem Zweck dienen, das fluktuierende Angebot der erneuerbaren Energien zu glätten, an den Verbrauch anzupassen und so die Versorgungssicherheit und -qualität zu gewährleisten.

Windgas ist samt den weiterführenden Prozessschritten (Power-to-X) zudem die beste Möglichkeit, auch in den Sektoren Verkehr, Wärme und Chemie-Industrie aus erneuerbaren Quellen in großem Maßstab fossile Kraft-, Brenn- und Rohstoffe mit hoher Energiedichte zu ersetzen. Windgas ist die ideale Ergänzung zu Elektromobilität, Wärmepumpen und begrenzt verfügbarer nachhaltiger Biomasse.

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Zu Beginn der Markteinführung von Windgas bei vergleichsweise geringen Windgasanteilen im Gasnetz wird sich im Stromsektor der zu diesem Zeitpunkt noch hohe Preis des Windgases nicht auf die Merit-Order, also die kostenbedingte Einsatzreihenfolge der flexiblen Gaskraftwerke, auswirken. Erst zu späteren Zeitpunkten wird Windgas in relevanten Mengen Gaskraftwerke versorgen; im Zuge der Dekarbonisierung wird das verbleibende Erdgas dann allerdings bereits zwingend ersetzt werden müssen. Zugleich wird Windgas dann zu niedrigeren Preisen verfügbar sein.

Aus diesen Gründen wäre es heute falsch, die Markteinführung von Windgas aus Kostengründen in die Zukunft zu verschieben. Der Beginn des Ausbaus von Windgas-Anlagen bzw. Elektrolyseuren und Methan-Synthesen ist bereits jetzt notwendig, um die Energie- und Leistungskapazitäten dann tatsächlich in relevantem Umfang bereitstellen zu können, wenn sie benötigt werden.

Die Resultate verschiedener Forschungsarbeiten sowie Berechnungen für die von Greenpeace Energy beauftragte Studie zeigen, dass Windgas spätestens ab dem Jahr 2035 sowohl notwendig für eine stabile Stromversorgung mit sehr hohem erneuerbaren Anteil ist, als auch für die Dekarbonisierung des Verkehrs- und Chemiesektors, die bisher kaum Alternativen erschließen konnten. Zudem wird das gesamte Energiesystem mit Windgas kostengünstiger und spart laut Studie ab diesem Zeitpunkt mehrere Milliarden Euro jährlich im Vergleich zu einem Stromsystem ohne Windgas ein. Die Studie steht in einer Kurzfassung und einer Langfassung bei Greenpeace Energy zum Download bereit. (vo)