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Wie wichtig sind gasförmige Energieträger für die Energiewende?

© EnergieAgentur.NRW
© EnergieAgentur.NRW

| Kira Crome |

Erdgas, Biogas und Wasserstoff: Gas ist ein vielfältiger Energieträger. Welche Rolle es im Energiemix der Zukunft spielen kann, um die Klimaschutzziele zu erreichen, diskutiert das Bundeswirtschaftsministerium mit Branchenvertretern und Fachleuten im Dialogprozess „Gas 2030“. Ein Abschlussbericht soll im Herbst vorliegen. Darin geht es unter anderem um das Potenzial biogener und synthetischer Gase im künftigen Energiesystem.

Gas ist aufgrund seiner Flexibilität und Effizienz als Energieträger aus Industrie und Alltag nicht wegzudenken. Die Industrie nutzt es, um Düngemittel und Chemikalien herzustellen, die Energiewirtschaft zur Strom- und Wärmeerzeugung. Mehr als die Hälfte aller Haushalte hierzulande werden damit beheizt. Als Kraftstoff treibt es fast 100.000 Erdgas-Fahrzeuge auf deutschen Straßen an. Sein Verbrauch ist in den vergangenen zehn Jahren kontinuierlich angestiegen, bilanziert der Energieverband BDEW. Nahezu 24 Prozent des Primärenergieverbrauchs in Deutschland entfielen im Jahr 2018 auf Erdgas – eine Zahl, die die Bedeutung dieses Energieträgers für die Energieversorgung in Deutschland verdeutlicht. Für das Bundeswirtschaftsministerium ist nicht nur die Größenordnung ein Anlass, nach der Rolle des Energieträgers Gas bei der Energiewende zu fragen. Denn wo derzeit Erdgas zum Einsatz kommt, könnten im Energiemix der Zukunft klimaneutrale Gase die gleiche Dienstleistung erbringen oder als Dekarbonisierungsbaustein die Strom-, Wärme- und Mobilitätswende voranbringen.

Multitalent Gas: Von fossilem Erdgas über Biogas bis Wasserstoff
Der Energieträger Gas ist vielfältig: Fossiles Erdgas gilt unter den konventionellen Energieträgern als der sauberste natürlich vorkommende Rohstoff. Seine Nutzung erzeugt wesentlich weniger klimaschädliche Emissionen als die von Öl oder Kohle: Bei der Verbrennung von Methan, dem Hauptbestandteil von Erdgas, entsteht fast ein Drittel weniger Kohlendioxid als bei Erdöl und knapp 45 Prozent weniger als bei Kohle.

Biogas entsteht bei der Vergärung von Biomasse in Biogasanlagen. Weil beim Wachstum der Pflanzen, dem Rohstoff Biomasse, der Atmosphäre das Treibhausgas Kohlendioxid entzogen wird, das während des Vergärungsprozesses von Mais- und anderen Energiepflanzen in der gleichen Menge wieder freigesetzt wird, ist die Klimabilanz von Biomasse quasi neutral. Aus Biogas, das zur Stromerzeugung, Wärmegewinnung oder für die kombinierte Kraft-Wärme-Kopplung genutzt werden kann, lässt sich zudem in weiteren Prozessen Biomethan gewinnen. In seiner chemischen Beschaffenheit kommt Biomethan herkömmlichem Erdgas gleich und kann deshalb in das bestehende Erdgasnetz eingespeist, gespeichert und nach Bedarf flexibel genutzt werden. Weil sein Methangehalt dem von fossilem Erdgas entspricht, können mit dem klimafreundlicheren Biomethan auch gasbetriebene Fahrzeuge betankt werden. Wird Biomethan verflüssigt, gewinnt es an Energiedichte und kann als LNG (Liquified Natural Gas) auch für Lkws und Schiffe eingesetzt werden.

Wasserstoff ist ein energiereiches Gas, das sich unter anderem mittels Elektrolyse durch die Aufspaltung von Wasser in seine Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff erzeugen lässt. Weil der erzeugte Wasserstoff den für die Elektrolyse eingesetzten Strom speichern kann, wird mithilfe der Power-to-Gas-Technologie Strom von Windenergie- oder Photovoltaikanlagen bei Bedarf in Wasserstoff gespeichert und vor Ort wieder zurückgewandelt und genutzt werden. Wird Wasserstoff in einem weiteren Prozessschritt in synthetisches Methan umgewandelt, das chemisch fossilem Erdgas und erneuerbarem Biomethan gleicht, kann der ursprüngliche Strom auch im Erdgasnetz gespeichert und weiter verteilt werden. Stammt der Strom für die Wandlungsprozesse aus erneuerbaren Energien, wird das synthetische Methan auch als erneuerbares Methan im Unterschied zu Biomethan bezeichnet. Strom als speicherbares Gas hilft, die Stromerzeugung zu flexibilisieren. Noch aber stehen Power-to-Gas-Anlagen am Anfang und werden intensiv beforscht. Denn noch führt der geringe Wirkungsgrad zu Energieverlusten.

Aber auch als alternativer Treibstoff ist Wasserstoff interessant: Bei der Nutzung fällt lediglich Wasser als Abfallprodukt ab. Im Vergleich zur Elektromobilität per Akku kommt die Wasserstoff-basierte Brennstoffzellenmobilität in Deutschland noch nicht so recht in Schwung – auch weil das entsprechende Tankstellennetz noch recht übersichtlich ist.

Dialogprozess gestartet
In der Diskussion um Kohleausstieg, Netzausbau und Sektorenkopplung nimmt die Bedeutung von Erdgas, Biomethan, Biogas, Wasserstoff und Power-to-X-Technologien noch wenig Raum ein. Welche Rolle die gasförmigen Energieträger bei der Energiewende spielen und wie erneuerbare Gase zunehmend genutzt werden können, ist unklar. Das Bundeswirtschaftsministerium, das derzeit in einem großangelegten Förderprogramm „Reallabore der Energiewende“ Projekte mit bis zu 100 Millionen Euro pro Jahr unterstützt, die sich mit der strombasierten Erzeugung von Wasserstoff und anderen synthetischen Brenn- und Kraftstoffen im industriellen Maßstab beschäftigen und auch deren netzdienliche Speicherung in den Blick nehmen, will diese Frage in einem Dialogprozess klären. „Gas 2030“ ist das Vorhaben überschrieben.

Ergebnisbericht wird im Herbst erwartet
Im Februar kamen Branchenvertreter, Fachleute und Wissenschaftler zu einem ersten Arbeitstreffen zusammen. Die weitere Arbeit findet seit März in verschiedenen Arbeitsgruppen statt. Ein zweites großes Arbeitstreffen ist für Ende Mai geplant. Die Experten beleuchten die Bereiche Erzeugung und Infrastruktur sowie die Verwendung von Gasen in den Sektoren Gebäude, Verkehr und Industrie. Im Herbst soll der Ergebnisbericht zum Dialogprozess „Gas 2030“ vorgelegt werden. Das Papier wird einen ganzen Fragenkatalog beantworten – etwa welche Gase in welchen Mengen mittel- und langfristig benötigt werden, wie der Bedarf gedeckt werden kann und wie die Infrastruktur für eine sinnvolle Nutzung aussehen muss. Beantworten sollen die Expertengespräche aber auch, wie erneuerbare Gase zur Erreichung der Klimaziele im Wärme- und Verkehrssektor beitragen können und wie sich Wasserstoff und synthetisches Methan kostengünstig im industriellen Maßstab herstellen und speichern lassen. Aus den Arbeitsergebnissen will das Bundeswirtschaftsministerium ableiten, wo politischer Handlungsbedarf besteht.