Die SolarFuel GmbH baut Anlagen zur Speicherung von erneuerbarem Strom als erneuerbares Methan (auch EE-Gas genannt). Die Anlagen nutzen eine neue Technologie: Die Kopplung von Elektrolyse und Methanisierung. Das Unternehmen ist die weltweit einzige Firma, die diese Technologie entwickelt. Der Firmensitz ist in Stuttgart. Mit der Technologie gibt es erstmals eine praktikable Antwort auf die Herausforderung der Langzeitspeicherung.[1]
| SolarFuel | |
|---|---|
| Rechtsform | GmbH |
| Gründung | 2007 |
| Sitz | Stuttgart, Deutschland |
| Leitung | Gregor Waldstein |
| Branche | Energietechnik/-versorgung |
| Website | www.solar-fuel.net |
Unternehmensprofil
BearbeitenKurzbeschreibung
BearbeitenDer Anteil der erneuerbaren Energien an der Stromversorgung in Deutschland wächst stark. Im Jahr 2000 waren es noch 6,6%, 2011 schon 20%.[2]. Künftig wird es noch deutlich mehr werden.
Für den fluktuierend auftretenden Ökostrom und die damit verbundenen Stromüberschüsse fehlen aber noch ausreichend Energiespeicher. Eine neue Energiespeichertechnologie hat das Unternehmen SolarFuel 2009 in Kooperation mit zwei deutschen Forschungsinstituten vorgestellt: Die Elektrizität wird in Methan umgewandelt. Das soll eine Langzeitspeicherung des Stroms in der vorhandenen Energieinfrastruktur ermöglichen.
Das Unternehmen aus Stuttgart bereitet die industrielle Umsetzung der Technologie vor. Der Name lautet Power to Gas.[3]
Zusammenarbeit mit Forschungsinstituten
BearbeitenKooperationspartner sind das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) und das Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES). Das ZSW entwirft die Anlagen- und Verfahrenstechnik, das IWES gestaltet die Einbindung des Konzepts in die Energiesystemtechnik, SolarFuel ist für die Industrialisierung und Kommerzialisierung der Anlagen im Megawattbereich zuständig.[4]
Geschichte, Standort
BearbeitenDie Solar Fuel Technology GmbH & Co KG wurde 2007 in Salzburg, Österreich, gegründet. 2010 wurde das Unternehmen, jetzt SolarFuel GmbH, nach Stuttgart, Deutschland, verlegt. Der Firmensitz befindet sich in unmittelbarer Nachbarschaft zum Forschungsinstitut ZSW.
Technologie
BearbeitenEnergiewirtschaftlicher Hintergrund
BearbeitenSeit dem ausgehenden ersten Jahrzehnt des 21. Jahrhunderts ist in Deutschland das Stromangebot aus erneuerbaren Energien bei Starkwind und Schönwetter so groß, dass das Stromnetz vor einer Überlastung steht. Windräder werden dann zwangsweise abgestellt, da die großen Kraftwerke nicht schnell genug herunter geregelt werden können.[5] Die Potenziale des Ökostroms werden dadurch nur ungenügend genutzt.
Diese Situation wird bald noch öfter vorkommen, wenn man den unregelmäßig anfallenden erneuerbaren Strom nicht besser in das Energiesystem integriert. 2011 stammte rund 20 Prozent des deutschen Stromverbrauchs aus Ökostrom. 2020 sind 35 bis 40 Prozent angepeilt, 2050 um die 80 Prozent.[6]
Ebenso bedeutend ist ein weiterer Aspekt. Auch in Zeiten mit einem geringen Angebot an Ökostrom soll die Nachfrage nachhaltig gedeckt werden können. Eine immer wichtigere Aufgabe wird daher die Speicherung sein. Die geforderte Dienstleistung von Speichertechniken besteht im Lösen dieser beiden Aufträge: Sie müssen Überschüsse verwerten und bei Flaute Energie bereitstellen. Eine der beiden Dienstleistungen wird praktisch immer benötigt, denn genauso viel erneuerbarer Strom wie gerade gebraucht wird, wird selten erzeugt.[7]
Bei einer Vollversorgung durch erneuerbaren Strom ist ein Ausbau der Speicherkapazitäten nötig. Allein Deutschland braucht künftig 20 bis 40 Terawattstunden Kapazität im Jahr – mehr als das 500fache im Vergleich zu 2011.[8]
Einen kurzfristigen Ausgleich wetterbedingter Schwankungen bieten Akkumulatoren, einen täglichen etwa Pumpspeicherkraftwerke. Aber: Eine Aufnahme von überschüssigem erneuerbaren Strom über Tage und Wochen ist mit diesen Technologien entweder ökonomisch nicht umsetzbar oder die Speicherpotenziale in Deutschland reichen nicht aus.[9][10]
Das ist mit einem hohen Anteil volatiler erneuerbarer Energien aber eine typische Anforderung an Speicher der Zukunft: Über mehrere Tage einspeichern und über mehrere Wochen ausspeichern.
Umwandlung von Ökostromüberschüssen zu Methan
BearbeitenSaisonbedingte Schwankungen wie mehrere Tage anhaltende Überschüsse aus Starkwinden müssen künftig auch über längere Zeiträume, Wochen oder Monate, eingespeichert und bei Flauten flexibel zur Verfügung gestellt werden können. Das soll die Langzeitspeichertechnologie Power to Gas erreichen. Im Gegensatz zur Wasserstoffspeicherung ist die Infrastruktur, das Erdgasnetz, bereits vorhanden.
Die Funktionsweise der Technologie: Überschüssiger erneuerbarer Strom wird mittels Elektrolyse und Methanisierung in Methan umgewandelt – den Hauptbestandteil von Erdgas. Das dafür nötige CO2 kann etwa aus Biogasanlagen kommen oder aus industriellen Prozessen. In der Elektrolyse wird im ersten Schritt Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Im zweiten Schritt wird Wasserstoff mit CO2 direkt zu Methan (CH4) umgesetzt.
Das CO2 wird im Verhältnis von 1 zu 1 Volumenanteilen in CH4, Methan, umgewandelt. Dazu bedarf es eines geeigneten Reduktionsmittels, dem H2 in Form von 4 Volumenanteilen. Da die Sabatier Reaktion eine exotherme Reaktion ist, fällt als Verlust der Umwandlung auf der rechten Seite der Reaktionsgleichung Wärme in Form von 200-300° C an – die Wärme kann für Wärmeprozesse eingesetzt werden. Die Methanisierung ist skalierbar und industriell umsetzbar. Es entsteht ein marktfähiger und handelbarer Energieträger in Normqualität, der direkt in das Erdgasnetz eingespeist werden kann.[11]
Das erneuerbare Methan kann durch die Verwertung von Stromüberschüssen die Aufnahme von größeren Anteilen erneuerbaren Stroms in das Energiesystem ermöglichen.
Anwendung des erneuerbaren Methans
BearbeitenDas Methan kann in modernen GuD-Kraftwerken oder in dezentralen BHKW zu Strombedarfszeiten rückverstromt werden. Das schafft gesicherte Leistung beim Ausfall von Wind- und Sonnenstrom. Das Gas kann aber auch in der Industrie zum Einsatz kommen oder als Kraftstoff Verwendung finden (Erdgasautos, Luftfahrt, Schiffe).
Der Wirkungsgrad von Strom zu Methan beträgt rund 60 Prozent. Die Nutzung der Abwärme steigert den Wirkungsgrad auf rund 75 Prozent. Wichtig ist: Werden die Ökostromüberschüsse nicht genutzt, sind sie vollständig verloren.
Projekte, Vorhaben, Entwicklung
BearbeitenSeit 2009 laufen mehrere Entwicklungsarbeiten:
Eine von SolarFuel in Auftrag gegebene Demonstrationsanlage mit 25 Kilowatt (kW) elektrischer Anschlussleistung ist seit 2009 in Betrieb: Produktion von einem Kubikmeter Methan pro Stunde. Die Anlage hat beim Einsatz in Stuttgart am ZSW, im Hunsrück bei der juwi Holding AG und in Norddeutschland bei der EWE AG, auch in Kombination mit Biogasanlagen, funktioniert.[12]
Fachakteure aus Wirtschaft, Verbänden und Wissenschaft haben sich auf Initiative der dena im Oktober 2011 in der Strategieplattform Power to Gas zusammengeschlossen, um die Idee der Stromspeicherung im Erdgasnetz weiterzuentwickeln und mit Entscheidungsträgern zu beraten. Mitglieder sind unter anderem E.ON, Siemens, die Volkswagen AG, und Viessmann[13]
Ein Demonstrationsanlage von SolarFuel und den Partnern mit einer zehnfachen Anschlussleistung, 250 kW, wird 2012 fertig gestellt: Produktion von 100 Kubikmeter Methan pro Stunde. Standort am ZSW in Stuttgart. Ziel ist, die Technik für einen großen Maßstab betriebsbereit zu machen. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) finanziell gefördert.[14]
Die AUDI AG steigt in die Technik ein und baut die weltweit erste Anlage im industriellen Maßstab. Erdgasautos sollen dann erneuerbares Methan tanken: Pilotanlage mit rund 6 Megawatt (MW) Anschlussleistung, Tagesproduktion von durchschnittlich rund 3.900 Kubikmeter Methan. Fertigstellung 2013. Planung, Lieferung, Errichtung und Inbetriebnahme durch SolarFuel.[15]
Ab 2015 sollen kommerzielle Anlagen mit bis zu 20 MW Anschlussleistung zur Verfügung stehen. Tagesproduktion von rund 12.400 Kubikmeter Methan.[16]
Einzelnachweise
Bearbeiten- ↑ Michael Sterner, Mareike Jentsch und Uwe Holzhammer: Energiewirtschaftliche und ökologische Bewertung eines Windgas-Angebotes. Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES, Februar 2011, Seite 3ff.
- ↑ BDEW: http://www.bdew.de/internet.nsf/id/DE_20110628-PM-Mueller-Investitionen-muessen-sich-wieder-lohnen, abgerufen am 30. November 2011
- ↑ Unternehmen SolarFuel: http://www.solar-fuel.net/herausforderung/, abgerufen am 1. November 2011
- ↑ Forschungsinstitute ZSW und Fraunhofer IWES: http://www.zsw-bw.de/, http://www.iwes.fraunhofer.de/, abgerufen am 1. November 2011
- ↑ Christoph M. Schwarzer: Windkraft in die Kaverne, in: DIE ZEIT, 8. November 2011, http://www.zeit.de/2011/37/Speicherung-Oekostrom, abgerufen am 8. November 2011
- ↑ Bundesumweltministerium: Gesetzentwurf der Bundesregierung Sommer 2011: Entwurf eines Gesetzes zur Neuregelung des Rechtsrahmens für die Förderung der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien, 6. Juni 2011, http://www.bmu.de/erneuerbare_energien/downloads/doc/47464.php, abgerufen am 7. November 2011
- ↑ Gregor Waldstein: Ausbauhelfer für Ökostrom, S. 29-32, in: BDEW-Kongressband, 2011, 28.-30. Juni 2011
- ↑ Dr. Michael Specht (Koordinator): Jahresbericht ZSW 2009, Schwerpunkt Speicherung erneuerbarer Energien, Seite 22, http://www.zsw-bw.de/infoportal/informationsmaterial/, abgerufen am 8. November 2011
- ↑ Michael Sterner, Mareike Jentsch und Uwe Holzhammer: Energiewirtschaftliche und ökologische Bewertung eines Windgas-Angebotes. Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES, Februar 2011, Seite 11ff.
- ↑ Ingo Arzt: Wie man Wind und Sonne festhält, in: die tageszeitung, 18. August 2011, http://www.taz.de/!76483/ , abgerufen am 8. November 2011
- ↑ ASUE Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch e.V.: Broschüre Erdgas aus Ökostrom, 2011, Seite 10-11, http://asue.de/themen/umwelt----klimaschutz/broschueren/erdgas_aus_oekostrom.html, abgerufen am 8. November 2011
- ↑ Forschungsinstitut ZSW: http://www.zsw-bw.de/themen/brennstoffe-wasserstoff/gasprozesstechnik/, abgerufen am 8. November 2011
- ↑ Strategieplattform Power to Gas: http://www.powertogas.info/, abgerufen am 1. November 2011
- ↑ Unternehmen SolarFuel: http://www.solar-fuel.net/nc/informationen/publikationen/, abgerufen am 1. November 2011
- ↑ Autohersteller AUDI AG: http://www.audi-balanced-mobility.de/de/index.html, abgerufen am 8. November 2011
- ↑ Unternehmen SolarFuel: http://www.solar-fuel.net/herausforderung/, abgerufen am 1. Dezember 2011
Quellen
Bearbeiten- Spiegel online: http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/0,1518,793840,00.html, 25. Oktober 2011, abgerufen am 8. November 2011
- Focus online: http://www.focus.de/wissen/wissenschaft/klima/neue_technologien/tid-17822/forschung-und-technik-aus-wind-werde-gas_aid_489349.html _blank, 15. März 2010, abgerufen am 8. November 2011
- Deutschlandradio: http://www.dradio.de/dkultur/sendungen/wissenschaft/1086002/%20_blank, 13. Dezember 2009, abgerufen am 8. November 2011
Kategorie:Unternehmen (Erneuerbare Energie)
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